An open software solution to integrate non-invasive brain stimulation with functional imaging data
将非侵入性脑刺激与功能成像数据集成的开放软件解决方案
基本信息
- 批准号:9793745
- 负责人:
- 金额:$ 136.48万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AccountingAffectAnatomyAnisotropyAreaAtlasesBRAIN initiativeBrainBrain regionCerebrospinal FluidClinicalClinical ResearchComputer softwareDataElectrodesElectroencephalographyElementsEnvironmentFoundationsFunctional ImagingFunctional Magnetic Resonance ImagingFundingGeometryGoalsGrantHeadHumanImageImage AnalysisImageryIndividualIndividual DifferencesInterventionLocationMapsMeasuresMethodsModalityModelingNetwork-basedNeuroanatomyNeuronavigationNeurosciencesPainlessParticipantPhysiologicalPositioning AttributeProcessProtocols documentationResearchResearch PersonnelRestSafetyService delivery modelSoftware ToolsStructureSystemSystems DevelopmentTechniquesThickTranscranial magnetic stimulationWorkbasecloud basedcomparativecomputational platformcraniumelectric fieldin vivoneuroimagingnonhuman primatenovelopen sourcepersonalized predictionsrelating to nervous systemresearch studyresponsesimulationsoftware as a servicetoolusabilitywhite matter
项目摘要
Abstract
Noninvasive tools capable of selectively manipulating neural systems in the human brain are needed to
advance our neuroscientific understanding of brain function and develop novel non-pharmacologic
psychotherapeutics and are a major focus of Brain Initiative funding. Transcranial magnetic stimulation
(TMS), transcranial direct current stimulation (tDCS) and transcranial alternating current stimulation (tACS)
modulate neural activity based on inducing electric fields in the brain. These electric field distributions can
be numerically computed using the finite element method (FEM) in realistic head models. However, the
use of such models to target specific functional networks is hampered due to the lack of an integrated
analysis platform combining the FEM and functional imaging analysis with direct interfaces to
neuronavigation packages.
We propose to promote the widespread use of FEM modeling in research and clinical environments
through extending and scaling SimNIBS (`Simulation of Non-Invasive Brain Stimulation') - the leading open
source software platform for generating FEM-based models of the electric field distribution produced by
TMS, tDCS or tACS. First, we propose to extend SimNIBS by creating direct interfaces with commercial
neuronavigation systems and creating a containerized version for use in the cloud. Second, we aim to
extend SimNIBS by developing a module for integrating functional network maps generated with resting
state functional MRI to enable the optimization of targeting based on individualized predicted network
profiles. Finally, we will create a non-human primate (NHP) SimNIBS module to allow for the processing of
NHP data facilitating translational and comparative neuroscience goals of the BRAIN Initiative.
抽象的
需要能够选择性地操纵人脑神经系统的非侵入性工具
促进我们对脑功能的神经科学理解并开发新型非药物
心理治疗是 Brain Initiative 资助的一个主要重点。经颅磁刺激
(TMS)、经颅直流电刺激 (tDCS) 和经颅交流电刺激 (tACS)
基于大脑中感应电场来调节神经活动。这些电场分布可以
在实际头部模型中使用有限元法 (FEM) 进行数值计算。然而,
由于缺乏集成的模型,使用此类模型来定位特定的功能网络受到阻碍
分析平台将 FEM 和功能成像分析与直接接口相结合
神经导航包。
我们建议促进有限元建模在研究和临床环境中的广泛使用
通过扩展和扩展 SimNIBS(“非侵入性脑刺激模拟”)——领先的开放
用于生成基于 FEM 的电场分布模型的源软件平台
TMS、tDCS 或 tACS。首先,我们建议通过创建与商业的直接接口来扩展 SimNIBS
神经导航系统并创建一个在云中使用的容器化版本。其次,我们的目标是
通过开发集成静息生成的功能网络图的模块来扩展 SimNIBS
状态功能 MRI 可实现基于个性化预测网络的目标优化
配置文件。最后,我们将创建一个非人类灵长类动物 (NHP) SimNIBS 模块,以允许处理
NHP 数据促进 BRAIN Initiative 的转化和比较神经科学目标。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identifying regions in prefrontal cortex related to working memory improvement: A novel meta-analytic method using electric field modeling.
识别前额皮质中与工作记忆改善相关的区域:一种使用电场建模的新颖元分析方法。
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:8.2
- 作者:Wischnewski, Miles;Mantell, Kathleen E;Opitz, Alexander
- 通讯作者:Opitz, Alexander
tDCS induced GABA change is associated with the simulated electric field in M1, an effect mediated by grey matter volume in the MRS voxel.
tDCS 诱导的 GABA 变化与 M1 中的模拟电场相关,这是由 MRS 体素中的灰质体积介导的效应。
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:7.7
- 作者:Nandi, Tulika;Puonti, Oula;Clarke, William T;Nettekoven, Caroline;Barron, Helen C;Kolasinski, James;Hanayik, Taylor;Hinson, Emily L;Berrington, Adam;Bachtiar, Velicia;Johnstone, Ainslie;Winkler, Anderson M;Thielscher, Axel;Johansen
- 通讯作者:Johansen
Estimation of individually induced e-field strength during transcranial electric stimulation using the head circumference.
使用头围估计经颅电刺激期间单独感应的电场强度。
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:7.7
- 作者:Antonenko, Daria;Grittner, Ulrike;Puonti, Oula;Flöel, Agnes;Thielscher, Axel
- 通讯作者:Thielscher, Axel
Evaluating the influence of anatomical accuracy and electrode positions on EEG forward solutions.
评估解剖精度和电极位置对脑电图正向解的影响。
- DOI:
- 发表时间:2023-08-15
- 期刊:
- 影响因子:5.7
- 作者:Nielsen, Jesper Duemose;Puonti, Oula;Xue, Rong;Thielscher, Axel;Madsen, Kristoffer Hougaard
- 通讯作者:Madsen, Kristoffer Hougaard
Optimizing the electric field strength in multiple targets for multichannel transcranial electric stimulation.
优化多通道经颅电刺激的多个目标的电场强度。
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Saturnino, Guilherme B;Madsen, Kristoffer H;Thielscher, Axel
- 通讯作者:Thielscher, Axel
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