Yüksek frekanslı salınımlar - High frequency oscillations

Kayıtlı yüksek frekanslı salınım patlaması örneği beyin.

Yüksek frekanslı salınımlar (HFO) beyin dalgaları frekansın ~ 80'den hızlı Hz, tarafından oluşturuldu nöronal hücre popülasyonu. Yüksek frekanslı salınımlar, bir elektroensefalagram (EEG), yerel alan potansiyeli (LFP) veya elektrokortikogram (EKoG) elektrofizyoloji kayıtları. Sırasında fizyolojik durumda bulunurlar keskin dalgalar ve dalgalanmalar - ilgili salınım kalıpları bellek konsolidasyonu süreçler.[1] HFO'lar, beyin patofizyolojisi ile ilişkilidir. epilepsi krizi [2] ve genellikle nöbet başlangıcı sırasında kaydedilir. Epileptojenik bölgenin tanımlanması için umut verici bir biyobelirteç yapar.[3][4] Diğer çalışmalar HFO'nun psikolojik bozukluklar ve psikotik bölümlere olası etkileri şizofreni.[5][6][7]

Arka plan ve tarih

Beynin farklı işlevleri / durumları ile ilişkili frekans bantlarının klasik sınıflandırması; delta, teta, alfa, beta ve gama bantlar. Erken deneysel / tıbbi kurulumun hızlı frekansları kaydetme konusundaki sınırlı yetenekleri nedeniyle, tarihsel nedenlerden dolayı, 30 Hz'nin üzerindeki tüm salınımlar yüksek frekans olarak kabul edildi ve araştırılması zordu.[1] Elektrofizyolojik kurulumların imalatındaki son gelişmeler kayıt yapılmasını sağlar elektrik potansiyeli yüksek zamansal ve uzay çözünürlüğü ile ve tek bir hücrenin bile dinamiklerini "yakalamak" için Aksiyon potansiyeli. Sinirbilim terminolojisinde, ~ 100 Hz ile ~ 100 Hz arasında hala bir genişleme boşluğu vardır. çoklu birimli aktivite (> 500 Hz), bu nedenle bu salınımlar genellikle yüksek gama veya HFO olarak adlandırılır.

Nörofizyolojik özellikler

HFO, farklı hücresel mekanizmalar tarafından üretilir ve birçok beyin bölgesinde tespit edilebilir.[8][9] İçinde hipokamp, bu hızlı nöronal aktivite, popülasyon eşzamanlı etkisidir. yükselen nın-nin piramidal hücreler içinde CA3 bölge ve dendritik katmanı CA1, karakteristik bir salınım modeline yol açan (daha fazlası için bkz. keskin dalgalar ve dalgalanmalar ).[10] Hafıza görevi sırasında HFO oluşumu (görüntüleri kodlama ve geri çağırma) ayrıca insan hastalarda intrakraniyal kayıtlardan rapor edilmiştir. birincil görsel, limbik ve daha yüksek mertebe kortikal alanlar.[11] Yaklaşık 300 Hz'lik bir başka fizyolojik HFO örneği, subtalamik çekirdek,[12] bu kısmen açıklıyor, neden yüksek frekans Derin beyin uyarımı tedavi hastalara yardımcı olur Parkinson hastalığı.  

Somatosensoriyel uyarılmış yüksek frekanslı salınımlar

İnsandan EKoG kayıtları somatosensoriyel korteks, HFO'nun (hatta 600 Hz'e ulaşan) varlığını duyusal uyarılmış potansiyeller ve sonra somatosensoriyel uyarılmış manyetik alan medyan sinir uyarım.[13] Bu aktivite patlamaları talamokortikal döngü tarafından üretilir ve yüksek derecede senkronize edilmiş yükselen talamokortikal lifler ve bilgi işlemede rol oynadığı düşünülmektedir.[14] Somatosensoriyel uyarılmış HFO genlik değişiklikleri, potansiyel olarak nörolojik bozukluklar için biyolojik belirteç olarak kullanılabilir ve bu, belirli klinik bağlamlarda tanıya yardımcı olabilir. Bazı onkoloji hastaları BEYİn tümörü tümörün bulunduğu tarafta aynı tarafta daha yüksek HFO genliği gösterdi. Bu çalışmanın yazarları ayrıca talamokortikal yollardan hızlı salınımlara katkı önermektedir.[15] İlginç bir şekilde, sağlıklı EEG sinyalinde sinir stimülasyonundan sonra daha yüksek HFO genlikleri (400 ila 800 Hz arasında) bildirilmiştir. Futbol ve raket sporları oyuncular.[16]

Patolojik HFO

İnsan hastalarda patofizyolojik HFO tiplerini ve farklı psikiyatrik veya nörolojik bozukluklarla ilişkili hayvan hastalık modellerini bildiren birçok çalışma vardır:

NMDA reseptör hipofonksiyonu HFO

Mevcut kaynak yoğunluğu Örnek HFO patlamasının rekonstrüksiyonu (kırmızı ve mavi noktalar) sıçan beyninden (gri noktalar) kaydedildi (6 kanallı kurulum - yeşil noktalar).

Lokal NMDA reseptör blokajına bağlı olarak HFO ritimlerinin (130-180 Hz) ortaya çıkabileceğini gösteren artan sayıda çalışma vardır,[24][25][26][27] bu aynı zamanda şizofreninin farmakolojik bir modelidir.[25] Bu NMDA reseptörüne bağlı hızlı salınımlar, dahil olmak üzere farklı beyin alanlarında tespit edildi. hipokamp,[28] çekirdek ödül [6] ve Prefrontal korteks bölgeler.[29] Bu tür HFO'nun insan hastalarda henüz doğrulanmamış olmasına rağmen, ikinci nesil antipsikotik ilaçlar, şizofreni ve şizoaffektif bozuklukları tedavi etmek için yaygın olarak kullanılır (ör. Klozapin, Risperidon ), HFO frekansını azalttığı gösterilmiştir.[6] Son çalışmalar, daha önce memeli beyninde görülenlerden şaşırtıcı derecede daha güçlü olan koku soğanı yapılarındaki yeni HFO kaynağı hakkında bilgi veriyor.[30][31] Bu bulgular, koku alma sistemi bozukluklarından muzdarip şizofreni hastalarının erken semptomlarını açıklamaya yardımcı olabilir.[32]

Ayrıca bakınız

Beyin dalgaları

Referanslar

  1. ^ a b Buzsáki, György; da Silva, Fernando Lopes (Eylül 2012). "Sağlam beyinde yüksek frekanslı salınımlar". Nörobiyolojide İlerleme. 98 (3): 241–249. doi:10.1016 / j.pneurobio.2012.02.004. ISSN  0301-0082. PMC  4895831. PMID  22449727.
  2. ^ Engel, Jerome; Bragin, Anatol; Staba, Richard; Mody, Istvan (Nisan 2009). "Yüksek frekanslı salınımlar: normal olan ve olmayan nedir?". Epilepsi. 50 (4): 598–604. doi:10.1111 / j.1528-1167.2008.01917.x. ISSN  1528-1167. PMID  19055491. S2CID  18528403.
  3. ^ Jacobs, J .; Staba, R .; Asano, E .; Otsubo, H .; Wu, J.Y .; Zijlmans, M .; Mohamed, I .; Kahane, P .; Dubeau, F .; Navarro, V .; Gotman, J. (Eylül 2012). "Klinik epilepside yüksek frekanslı salınımlar (HFO'lar)". Nörobiyolojide İlerleme. 98 (3): 302–315. doi:10.1016 / j.pneurobio.2012.03.001. ISSN  0301-0082. PMC  3674884. PMID  22480752.
  4. ^ Arroyo, Santiago; Uematsu, Sumio (Temmuz 1992). "Nöbet Başlangıcında Yüksek Frekanslı EEG Aktivitesi". Klinik Nörofizyoloji Dergisi. 9 (3): 441–448. doi:10.1097/00004691-199207010-00012. ISSN  0736-0258. PMID  1517412.
  5. ^ Uhlhaas, Peter J .; Şarkıcı, Wolf (Eylül 2013). "Yüksek frekanslı salınımlar ve şizofreninin nörobiyolojisi". Klinik Sinirbilimde Diyaloglar. 15 (3): 301–313. doi:10.31887 / DCNS.2013.15.3 / puhlhaas. ISSN  1294-8322. PMC  3811102. PMID  24174902.
  6. ^ a b c d Olszewski, Maciej; Piasecka, Joanna; Goda, Sailaja A .; Kasicki, Stefan; Hunt, Mark J. (Haziran 2013). "Antipsikotik bileşikler, sıçan çekirdeğindeki yüksek frekanslı salınımları farklı şekilde modüle eder: birinci ve ikinci nesil ilaçların karşılaştırması". Uluslararası Nöropsikofarmakoloji Dergisi. 16 (5): 1009–1020. doi:10.1017 / S1461145712001034. ISSN  1469-5111. PMID  23171738.
  7. ^ Goda, Sailaja A .; Olszewski, Maciej; Piasecka, Joanna; Rejniak, Karolina; Whittington, Miles A .; Kasicki, Stefan; Hunt, Mark J. (Ağustos 2015). "Sıçan çekirdeğinde kaydedilen anormal yüksek frekanslı salınımlar, şizofreninin metilazoksimetanol asetat nörogelişimsel modelinde akumbens". Nöro-Psikofarmakoloji ve Biyolojik Psikiyatride İlerleme. 61: 44–51. doi:10.1016 / j.pnpbp.2015.03.016. ISSN  0278-5846. PMID  25862088. S2CID  13965042.
  8. ^ Haufler, Darrell; Pare, Denis (2014-07-01). "Geniş amigdalada yüksek frekanslı salınımlar belirgindir". Nörofizyoloji Dergisi. 112 (1): 110–119. doi:10.1152 / jn.00107.2014. ISSN  0022-3077. PMC  4064387. PMID  24717353.
  9. ^ Zhong, Weiwei; Ciatipis, Mareva; Wolfenstetter, Thérèse; Jessberger, Jakob; Müller, Carola; Ponsel, Simon; Yanovsky, Yevgenij; Brankačk, Jurij; Tort, Adriano B. L .; Draguhn, Andreas (2017-04-25). "Farklı yavaş ağ salınımları ile gama alt bantlarının seçmeli sürüklenmesi". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 114 (17): 4519–4524. doi:10.1073 / pnas.1617249114. ISSN  0027-8424. PMC  5410835. PMID  28396398.
  10. ^ Ylinen, A .; Bragin, A .; Nádasdy, Z .; Jandó, G .; Szabó, I .; Sik, A .; Buzsáki, G. (Ocak 1995). "Sağlam hipokampusta keskin dalgayla ilişkili yüksek frekanslı salınım (200 Hz): ağ ve hücre içi mekanizmalar". Nörobilim Dergisi. 15 (1 Pt 1): 30-46. doi:10.1523 / JNEUROSCI.15-01-00030.1995. ISSN  0270-6474. PMC  6578299. PMID  7823136.
  11. ^ Kucewicz, Michal T .; Cimbalnik, Ocak; Matsumoto, Joseph Y .; Brinkmann, Benjamin H .; Bower, Mark R .; Vasoli, Vincent; Sulc, Vlastimil; Meyer, Fred; Marsh, W. R .; Bunun yerine, S. M .; Worrell, Gregory A. (Ağustos 2014). "Yüksek frekanslı salınımlar, insan tanıma belleğindeki bilişsel işlemeyle ilişkilidir". Beyin. 137 (8): 2231–2244. doi:10.1093 / beyin / awu149. ISSN  0006-8950. PMC  4107742. PMID  24919972.
  12. ^ a b Foffani, G. (2003-06-23). "Parkinson hastalığında 300 Hz subtalamik salınımlar". Beyin. 126 (10): 2153–2163. doi:10.1093 / beyin / awg229. ISSN  1460-2156. PMID  12937087.
  13. ^ Burnos, Sergey; Fedele, Tommaso; Schmid, Olivier; Krayenbühl, Niklaus; Sarnthein, Johannes (2016/01/01). "Somatosensoriyel uyarılmış yüksek frekans salınımının (HFO) saptanabilirliği, propofol altında kafa derisi EEG ve ECoG tarafından birlikte kaydedildi". NeuroImage: Klinik. 10: 318–325. doi:10.1016 / j.nicl.2015.11.018. ISSN  2213-1582. PMC  4723731. PMID  26900572.
  14. ^ Ozaki, Isamu; Hashimoto, Isao (2011-10-01). "Somatosensoriyel korteksten yüksek frekanslı salınımların (HFO'lar) fizyolojisini ve işlevini keşfetmek". Klinik Nörofizyoloji. 122 (10): 1908–1923. doi:10.1016 / j.clinph.2011.05.023. ISSN  1388-2457. PMID  21724458. S2CID  7628474.
  15. ^ Ooba, Hiroshi; Abe, Tatsuya; Kamida, Tohru; Anan, Mitsuhiro; Morishige, Masaki; Fujiki, Minoru (Nisan 2010). "Beyin tümörlü hastalarda artan yüksek frekans salınımları (HFO'lar): artan N20 amplitüdünün anlamı". Klinik Nörofizyoloji. 121 (4): 474–481. doi:10.1016 / j.clinph.2009.12.007. ISSN  1872-8952. PMID  20097127. S2CID  206793052.
  16. ^ Murakami, Takenobu; Sakuma, Kenji; Nakashima, Kenji (2008-12-01). "Sporcularda somatosensoriyel uyarılmış potansiyeller ve yüksek frekanslı salınımlar". Klinik Nörofizyoloji. 119 (12): 2862–2869. doi:10.1016 / j.clinph.2008.09.002. ISSN  1388-2457. PMID  18849191. S2CID  30129908.
  17. ^ Gobbelé, René; Waberski, Till Dino; Dieckhöfer, Anne; Kawohl, Wolfram; Klostermann, Fabian; Curio, Gabriel; Buchner, Helmut (Temmuz 2003). "Multipl sklerozda, düşük ve yüksek frekanslı somatosensoriyel uyarılmış potansiyel bileşenlerle tanımlanan bozulmuş dürtü yayılma paternleri". Klinik Nörofizyoloji Dergisi. 20 (4): 283–290. doi:10.1097/00004691-200307000-00008. ISSN  0736-0258. PMID  14530742. S2CID  24099633.
  18. ^ Zijlmans, Maeike; Jiruska, Premysl; Zelmann, Rina; Leijten, Frans S. S .; Jefferys, John G.R .; Gotman, Jean (Şubat 2012). "Epilepside yeni bir biyolojik belirteç olarak yüksek frekanslı salınımlar". Nöroloji Yıllıkları. 71 (2): 169–178. doi:10.1002 / ana.22548. ISSN  1531-8249. PMC  3754947. PMID  22367988.
  19. ^ Frauscher, Birgit; Bartolomei, Fabrice; Kobayashi, Katsuhiro; Cimbalnik, Ocak; van't Klooster, Maryse A .; Rampp, Stefan; Otsubo, Hiroshi; Höller, Yvonne; Wu, Joyce Y .; Asano, Eishi; Engel, Jerome (Ağustos 2017). "Yüksek frekanslı salınımlar: Klinik araştırmanın durumu". Epilepsi. 58 (8): 1316–1329. doi:10.1111 / epi.13829. ISSN  0013-9580. PMC  5806699. PMID  28666056.
  20. ^ Yang, Andrew I .; Vanegas, Nora; Lungu, Codrin; Zaghloul, Kareem A. (2014-09-17). "Beta-bağlı yüksek frekanslı aktivite ve Parkinson hastalığının subtalamik çekirdeğinde beta-kilitli nöronal artış". Nörobilim Dergisi. 34 (38): 12816–12827. doi:10.1523 / JNEUROSCI.1895-14.2014. ISSN  1529-2401. PMC  4166162. PMID  25232117.
  21. ^ Borjigin, Jimo; Lee, UnCheol; Liu, Tiecheng; Pal, Dinesh; Huff, Sean; Klarr, Daniel; Sloboda, Jennifer; Hernandez, Jason; Wang, Michael M .; Mashour, George A. (2013-08-27). "Ölmekte olan beyinde nörofizyolojik tutarlılık ve bağlantı dalgası". Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri. 110 (35): 14432–14437. Bibcode:2013PNAS..11014432B. doi:10.1073 / pnas.1308285110. ISSN  1091-6490. PMC  3761619. PMID  23940340.
  22. ^ Hunt, Mark J .; Olszewski, Maciej; Piasecka, Joanna; Whittington, Miles A .; Kasicki Stefan (2015). "NMDA reseptör antagonistlerinin ve antipsikotiklerin, serbestçe hareket eden farelerin nükleus akümbensinde kaydedilen yüksek frekanslı salınımlar üzerindeki etkileri". Psikofarmakoloji. 232 (24): 4525–4535. doi:10.1007 / s00213-015-4073-0. ISSN  0033-3158. PMC  4646921. PMID  26446869.
  23. ^ Hunt, Mark J; Kasicki Stefan (2013-07-17). "NMDA reseptör antagonistlerinin in vivo kaydedilen salınım aktivitesi üzerindeki etkilerinin sistematik bir incelemesi". Psikofarmakoloji Dergisi. 27 (11): 972–986. doi:10.1177/0269881113495117. ISSN  0269-8811. PMID  23863924. S2CID  31344362.
  24. ^ Hunt, Mark Jeremy; Raynaud, Beryl; Garcia, Rene (2006-12-01). "Ketamin, serbestçe hareket eden farelerde çekirdekte yüksek frekanslı salınımları doza bağlı olarak uyarır". Biyolojik Psikiyatri. 60 (11): 1206–1214. doi:10.1016 / j.biopsych.2006.01.020. ISSN  0006-3223. PMID  16650831. S2CID  22548264.
  25. ^ a b Frohlich, Joel; Van Horn, John D. (Nisan 2014). "Şizofreni için ketamin modelinin gözden geçirilmesi". Journal of Psychopharmacology (Oxford, İngiltere). 28 (4): 287–302. doi:10.1177/0269881113512909. ISSN  1461-7285. PMC  4133098. PMID  24257811.
  26. ^ Phillips, K.G .; Cotel, M.C .; McCarthy, A.P .; Edgar, D.M .; Tricklebank, M .; O’Neill, M.J .; Jones, M.W .; Wafford, K.A. (Mart 2012). "Şizofreninin nörogelişimsel bir modelinde NMDA antagonistlerinin yüksek frekans ve gama EEG salınımları üzerindeki farklı etkileri". Nörofarmakoloji. 62 (3): 1359–1370. doi:10.1016 / j.neuropharm.2011.04.006. PMID  21521646. S2CID  23058003.
  27. ^ Hansen, Ingeborg H .; Agerskov, Claus; Arvastson, Lars; Bastlund, Jesper F .; Sørensen, Helge B. D .; Herrik, Kjartan F. (Temmuz 2019). "Sıçandaki farmako-elektroensefalografik tepkiler, aktif ve inaktif lokomotor durumlar arasında farklılık gösterir". Avrupa Nörobilim Dergisi. 50 (2): 1948–1971. doi:10.1111 / ejn.14373. ISSN  1460-9568. PMC  6806018. PMID  30762918.
  28. ^ Caixeta, Fábio V .; Cornélio, Alianda M .; Scheffer-Teixeira, Robson; Ribeiro, Sidarta; Tort, Adriano B.L. (2013-08-02). "Ketamin, hipokampustaki salınımlı eşleşmeyi değiştirir". Bilimsel Raporlar. 3: 2348. Bibcode:2013NatSR ... 3E2348C. doi:10.1038 / srep02348. ISSN  2045-2322. PMC  3731648. PMID  23907109.
  29. ^ Pittman-Polletta, Benjamin; Hu, Kun; Kocsis, Bernat (2018-08-02). "Alt birime özgü NMDAR antagonizması, frontal hipofonksiyon ve hipokampal hiperfonksiyon ile ilişkili şizofreni alt tipiyle ilişkili osilopatileri ayırır". Bilimsel Raporlar. 8 (1): 11588. Bibcode:2018NatSR ... 811588P. doi:10.1038 / s41598-018-29331-8. ISSN  2045-2322. PMC  6072790. PMID  30072757.
  30. ^ Hunt, Mark Jeremy; Adams, Natalie E .; Średniawa, Władysław; Wójcik, Daniel K .; Simon, Anna; Kasicki, Stefan; Whittington, Miles Adrian (Ocak 2019). "Koku soğanı, kemirgenlerde subanestetik bir ketamin dozu ile ilişkili yüksek frekanslı salınımların (130-180 Hz) kaynağıdır". Nöropsikofarmakoloji. 44 (2): 435–442. doi:10.1038 / s41386-018-0173-y. ISSN  1740-634X. PMC  6300534. PMID  30140046.
  31. ^ Wróbel, Jacek; Średniawa, Władysław; Jurkiewicz, Gabriela; Żygierewicz, Jarosław; Wójcik, Daniel K .; Whittington, Miles Adrian; Hunt, Mark Jeremy (2020-11-04). "Ketamine bağlı yüksek frekanslı ağ salınımları ve sıçanlarda davranışsal hiperaktivite için nazal solunum gereklidir". Bilimsel Raporlar. 10 (1): 18981. doi:10.1038 / s41598-020-75641-1. ISSN  2045-2322.
  32. ^ Turetsky, Bruce I; Hahn, Chang-Gyu; Arnold, Steven E; Moberg, Paul J (Şubat 2009). "Şizofrenide Olfaktör Reseptör Nöron Disfonksiyonu". Nöropsikofarmakoloji. 34 (3): 767–774. doi:10.1038 / npp.2008.139. ISSN  0893-133X. PMC  3524971. PMID  18754006.