A “Circuits-First” Platform for Personalized Neurostimulation Treatment

用于个性化神经刺激治疗的“电路优先”平台

• 批准号: 9552929
• 负责人: Amit Etkin
• 金额: $ 109.9万
• 依托单位: STANFORD UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2017-09-01 至 2022-07-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/9552929
• 关键词: Base of the Brain; Biological; Brain; Brain imaging; Clinical; Clinical Trials; Diagnosis; Drug Targeting; Electroencephalography; Etiology; FDA approved; Heterogeneity; Human; Image; Image Analysis; Individual; Intervention; Life; Mental disorders; Methods; Modification; Neurobiology; Neurosciences; Outcome; Palpable; Parkinson Disease; Patients; Physiological; Psychiatric Diagnosis; Research; Scientist; Source; Stroke; Transcend; Transcranial magnetic stimulation; Translations; base; burden of illness; clinical practice; cost; disability; health care service utilization; imaging approach; individual patient; nervous system disorder; neuroimaging; novel; novel diagnostics; personalized diagnostics; personalized intervention; personalized medicine; social stigma; symptom cluster; therapy development; tool; treatment planning

SUMMARY/ABSTRACT    Mental  illnesses  are  the  largest  source  of  healthcare  utilization  costs  in  the  US,  and  the  costliest  of  non-­ communicable diseases worldwide – estimated to result in $6 Trillion in annual societal burden by 2030. The  way  in  which  we  have  defined  psychiatric  diagnoses  (i.e.  based  only  on  symptom  clusters)  and  identified  treatments  (i.e.  capitalizing  on  serendipity),  has  failed  to  substantially  mitigate  the  disabling  burden  of  these  diseases, which typically appear early in life and persist. Not surprisingly, individual psychiatric diagnoses are  highly  clinically  and  biologically  heterogeneous,  with  as  much  or  greater  variability  within  a  diagnosis  as  between  diagnoses.  The  number  of  mechanistically  distinct  psychiatric  drug  targets  has  also  not  grown  in  decades,  and  typically  only  half  of  patients  respond  well  in  clinical  trials.  Public  stigma  towards  psychiatric  disorders  remains  palpable,  as  lay  understanding  of  the  brain  bases  of  these  conditions  contrasts  with  the  growing  excitement  amongst  scientists  for  the  potential  of  grounding  diagnosis  and  treatment  directly  in  neurobiology. Neuroimaging, as the dominant tool in human neuroscience, however, has been used largely for  comparing  these  arbitrarily-­defined  diagnoses  against  healthy  individuals  not  for  robustly  characterizing  individual patients in objective biological terms. Imaging is also a purely observational method, and thus cannot  by itself provide the causal understanding of circuitry that is necessary for transitioning from a descriptive to a  circuit-­based  mechanistic  understanding  of  mental  illness  that  can  directly  guide  novel  interventions.  Here,  I  propose  a  new  diagnostic  and  treatment  development  framework  that  transcends  the  arbitrariness  and  heterogeneity  of  traditional  diagnoses,  the  limitations  of  group-­level  imaging  analyses  and  current  trial-­and-­ error  approaches  to  treatment  planning.  Rather,  this  “Circuits-­First”  platform  focuses  on  understanding  causality in the brain circuits of individual patients as a means for personalized diagnosis and treatment using  individually-­tailored plasticity-­inducing neurostimulation, establishing direct linkage between circuits and clinical  outcome.  Successful  implementation  of  this  “Circuits-­First”  approach  will  establish  a  platform  for  rapid  translation  to  other  psychiatric  disorders,  and  beyond  to  specific  neurological  disorders  (e.g.  stroke,  Parkinson’s) where circuit perturbations are prominent. Importantly, despite its novelty, my approach will create  a readily scalable platform that, with simple modifications, can have the potential to transform clinical practice  in  the  near  term.  This  is  facilitated  by  the  use  of  broadly-­applicable,  already  FDA-­approved  tools  (e.g.  transcranial  magnetic  stimulation  (TMS)  and  electroencephalography  (EEG)),  and  the  fact  that  it  can  be  performed  in  the  office-­based  settings  of  the  clinical  practitioner,  thus  not  restricted  to  specialized  research  labs.

摘要/摘要   精神疾病是美国医疗保健利用成本的最大来源，也是成本最高的非 全球传染病——预计到 2030 年将造成每年 6 万亿美元的社会负担。 我们定义精神病诊断的方式（即仅基于症状群）并确定 治疗（即利用偶然性）未能实质性减轻这些疾病的致残负担 疾病通常出现在生命早期并持续存在，不足为奇的是，个体心理诊断也是如此。 高度的临床和生物学异质性，诊断中的可变性尽可能多或更大 诊断之间机械上不同的精神药物靶点的数量也没有增加。 几十年来，通常只有一半的患者在临床试验中反应良好。 疾病仍然是明显的，因为对这些疾病的大脑基础的理解与 科学家们对直接在体内进行诊断和治疗的潜力越来越兴奋 然而，神经生物学作为人类神经科学的主要工具，已被广泛用于 将这些任意定义的诊断与健康个体进行比较并不是为了强有力地表征 从客观生物学角度来看，成像也是一种纯粹的观察方法，因此不能 其本身提供了对电路的因果理解，这是从描述性过渡到描述性所必需的。 对精神疾病的基于电路的机械理解可以直接指导新颖的干预措施。 提出一个新的诊断和治疗开发框架，超越任意性和 传统诊断的异质性、群体水平影像分析的局限性以及当前的试验和- 相反，这个“电路优先”平台侧重于理解。 个体患者脑回路中的因果关系作为个性化诊断和治疗的手段 单独定制的可塑性诱导神经刺激，在电路和临床之间建立直接联系 这一“电路优先”方法的成功实施将为快速建立一个平台。 转化为其他精神疾病，以及特定的神经系统疾病（例如中风、 帕金森病），其中电路扰动很突出。重要的是，尽管它很新颖，但我的方法会创造。 一个易于扩展的平台，只需进行简单的修改，就有可能改变临床实践 在短期内，这是通过使用广泛适用的、已获得 FDA 批准的工具（例如 经颅磁刺激（TMS）和脑电图（EEG）），以及它可以 在临床医生的办公室环境中进行，因此不限于专门研究 实验室。