שימוש בניותא פעילות העולה להדק לולאה סגורה גירויים בניסויים נוירולוגיים

רלוונטיות תעשייתית למנהלים

מערכות נוירופיזיולוגיות במעגל סגור מאפשרות חקירה סיבתית של מעגלי מוח על ידי קישור דפוסי פעילות נוירונלית לגירוי בזמן אמת, ובכך הן תומכות בתיקוף מטרות ובצמצום סיכונים מכניסטיים במדעי המוח הפרה-קליניים. גישה זו, המבוססת על MATLAB, מורידה את החסמים הטכניים להטמעת תכנוני מעגל סגור, ומקלה על ביצוע מחקרים ניתנים לשחזור ובקנה מידה רחב של עיבוד מידע עצבי. הפרוטוקול תומך בזרימות עבודה של גילוי מוקדם על ידי אספקת כלי גמיש וכלכלי לניסויי גירוי מונחי-השערה במודלים רלוונטיים למחלה.

יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביו-פרמה

גילוי מוקדם ותיקוף מטרה

• ערך מדעי: מאפשר בחינה של היפותזות טיפוליות באמצעות הפעלת גירויים המבוססים על פעילות spiking מוגדרת של נוירון בודד או מספר נוירונים.
• ערך תפעולי: תומך בתיקוף פונקציונלי של מטרה באמצעות מניפולציה סיבתית בזמן אמת של מעגלים נוירונליים במודלים של בעלי חיים ערים.
• ערך ניבוי: מגביר את הביטחון במעורבות המטרה (target engagement) על ידי הדגמת תגובות עצביות ש evoked על ידי גירוי תחת תנאים מבוקרים של לולאה סגורה.

סריקה ופיתוח בדיקה

• ערך מדעי: מכין מערכות הקלטה נוירונליות מתוקפות עבור סטנדרטיזציה של בדיקות המשך, באמצעות אפשורה של גרייה מדויקת התלויה בפעילות.
• ערך תפעולי: משפר את השחזור של הבדיקה באמצעות ספי רגישות לגילוי ספייקים (spikes) וחלונות פעילות משותפת המוגדרים על ידי המשתמש, להפעלה עקבית של הגירוי.
• יכולת הרחבה: מאפשר שימוש חוזר בפלטפורמה בניסויים שונים באמצעות קוד MATLAB שניתן לשינוי והתאמה למכשירי גרייה ולהגדרות הקלטה מגוונות.

מחקר תרגומי ופרה-קליני

• רציפות תרגומית: הודגם בחולדות ערות, מה שתומך ברלוונטיות למודלים של מחלות ובתיקוף פרה-קליני של אסטרטגיות ניהול עצבי (neuromodulation).
• הפחתת סיכונים מכניסטית: מאפשר לבחון עיבוד מידע במוח על ידי טיפול בגירויים המבוססים על תבניות פעילות של מספר נוירונים, ובכך מפחית עמימות בפרשנויות סיבתיות.
• קידום מותאם סיכון: תומך בהחלטות של go/no-go על ידי אספקת משוב כמותי בזמן אמת על תגובות עצביות לגירוי.

שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד

השיטה משתלבת בתהליכי עבודה של שלבי הגילוי המוקדמים על ידי כך שהיא מאפשרת בדיקת היפותזות באמצעות גרייה בזמן אמת המופעלת על ידי פעילות של פריקה עצבית (spiking activity), ובכך מגשרת בין אלקטרופיזיולוגיה לבין מחקרי התערבות.

• ביולוגיה של תגליות: תומך בהבהרת מסלולים ובהפחתת סיכונים ביולוגיים על ידי מתן אפשרות לחוקרים לבחון קשרים סיבתיים בין תבניות פעילות עצבית מוגדרות לבין תגובות במורד המסלול.
• סריקה: משפר את המוכנות של הבדיקה באמצעות מיון פולסים (spike-sorting) הדיר וטריגר של אירועים בזמן אמת בהתבסס על אשכולות נוירונליים שהוגדרו על ידי המשתמש.
• אנליטיקה: מספק מדידות כמותיות של משתנים תלויים, כגון תזמון גירוי המופעל על ידי פולס ועיכוב תגובה מוצג בהיסטוגרמה, לצורך ניתוח השוואתי של תנאים.
• מחקר תרגומי: מקשר לרצף פרה-קליני באמצעות הדגמה במכרסמים ערים, ובכך תומך בהשלכה על מערכות הרלוונטיות למחלה.
• שימוש חוזר ארגוני: מוגדר כיכולת הניתנת לשימוש חוזר הודות לקוד MATLAB בקוד פתוח שניתן להתאים במעבדות שונות ובשיטות גירוי שונות ללא צורך בהנדסה מחדש משמעותית.

השפעה תפעולית וארגונית

• ערך מדעי: ביטחון חזוי במודולציה של המטרה, הפחתת עמימות מכניסטית במחקרי מעגלים עצביים.
• ערך תפעולי: סטנדרטיזציה, הדירות ויישום בעלות נמוכה באמצעות כלי אלקטרופיזיולוגיה ו-MATLAB זמינים.
• ערך אסטרטגי: קבלת החלטות go/no-go טובה יותר בתיקוף מטרות, יעילות הון והפחתת סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים בתוכניות נוירומודולציה.
• השפעה על הפורטפוליו: תיעדוף מטרות מותאם סיכון על בסיס ראיות סיבתיות מניסויי גרייה בלולאה סגורה.

שיקולי יישום

• דורש מומחיות באלקטרופיזיולוגיה, מיון פולסים (spike sorting) וכתיבת סקריפטים בסיסיים ב-MATLAB להגדרת פרמטרים.
• תלוי בציוד כגון מערכת Neuralynx Cheetah ומחשב תואם לרכישה ועיבוד נתונים בזמן אמת.
• מחייב סטנדרטיזציה בין צוותים של ספי סף לגילוי פולסים, חלונות פעילות משותפת (coactivity windows) ופרמטרי התאמה מינימלית (min-match) להשגה של טריגרים הדירים.
• כולל שיקולי התאמה בעת היישום על מערכות מודל שונות או שיטות גרייה מעבר לפלט של צלילים או יציאות פורט סריאלי.
• מגבלות מעשיות כוללות תלות במיון פולסים יציב ושיהוי פוטנציאלי בעיבוד בזמן אמת המשפיע על הדיוק הטמפורלי של הגרייה.

שאלות נפוצות בנושא ביו-פארמה