Een inclusief multicompartimenteel model voor neuronale exciteerbaarheid geëvokeerd met ultrageluid (IMMUNE)

Niet-invasieve hersenstimulatie met ultrasone golven door de schedel is een weinig beschouwde methode om neurale circuits van het centrale zenuwstelsel te moduleren. Ultrasone neurostimulatie is aantrekkelijk omdat de ruimtelijke resolutie ongeveer vijf keer beter is dan die van niet-invasieve elektromagnetische neurostimulatiemethodes. Ultrasone in-vitro en in-vivo experimenten worden al bijna een eeuw lang uitgevoerd en tonen duidelijk aan dat de methode toelaat om neuronale activiteit te initiëren of te inhiberen. Ondanks de experimentele bewijzen zijn de biofysische mechanismen van ultrasone stimulatie niet goed begrepen. Er bestaan modellen voor mogelijke biofysische mechanismen, bijvoorbeeld voor de capacitieve stromen gecreëerd door akoestische stralingskracht en cavitatie. Andere mechanismen zoals veranderingen in de geleiding van rekgevoelige ionkanalen zijn nog niet gemodelleerd. Waarschijnlijk is een combinatie van mechanismen verantwoordelijk voor de veranderingen in neuronale exciteerbaarheid. Het doel hier is om een inclusief rekenmodel te maken voor ultrasone neurostimulatie dat de meest genoemde biofysische mechanismen combineert. We zullen ons inclusieve model valideren met de grote hoeveelheid bestaande experimentele studies. Het doel is om een uitgebreid model te maken dat de neuronale exciteerbaarheid kan voorspellen voor het groot bereik aan insonicatieparameters in de literatuur (ultrasone frequentie en intensiteit, pulsduur en duty cycle, etc).