Hybrid TMS/MRI system for regionally tailored causal mapping of human cortical circuits and connectivity

混合 TMS/MRI 系统,用于按区域定制人类皮质回路和连接的因果图谱

基本信息

  • 批准号:
    10730783
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-15 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary. We propose a new coil array that will enable next-generation causal brain mapping with unprecedented flexibility, resolution and precision. The proposed ARES2 hybrid array generates E-fields in the cortex for transcranial mag- netic stimulation (TMS) as well as B-fields for spatial and diffusion encoding applications including high-resolu- tion, high b-value diffusion MRI and fMRI. Multi-channel TMS allows different cortical targets to be probed either sequentially or simultaneously, providing a flexible tool for modulating brain activity that is imaged concurrently with MRI. By virtue of their close proximity to the head, the coil elements will provide a large boost in diffusion MRI encoding in the cortex beyond what is possible with current MRI gradient technology, enabling improved sensitivity to mapping neuronal and dendritic sizes and their distribution following targeted neuromodulation and providing sub-millimeter spatial resolution for BOLD-fMRI in the cortex following stimulation. In Aim1, we will test a 3-channel prototype of the proposed head array, ARES2 (Array for Reception, Encoding, Shimming, and Stimulation) by leveraging our recent developments in MR-compatible transcranial magnetic stimulation (TMS) coils. The coils will be driven by large currents to yield 1000 mT/m max. gradients and high slew rates. The parallel design comprising 48 encoding coils permit B0-shimming capability, while 28 radiofre- quency coils interlaced with the encoding coils provide parallel imaging. Custom drive amplifiers and switching electronics will allow alternation between “stimulation” and “imaging” modes. A comprehensive electronic control system will allow arbitrary waveforms to be played out on all channels in sync with the scanner’s pulse sequence. In Aim2, we will scale the system up to the full 48-ch array. We build a new TMS-compatible 28-ch RF receive array that is mechanically integrated with a TMS probe holder device. The TMS probe holder will allow radial adjustment of the TMS probe to allow it to be placed against the head surface. In Aim3, we will apply the system in vivo to perform next-generation causal brain mapping at submillimeter resolution. We will demonstrate ARES2’s ability to provide regionally specific measures of cell body (soma) and neurite size and density in the motor (M1) and somatosensory cortex (S1). These diffusion MRI experiments will make use of gSlider volumetric diffusion encoding to boost SNR and reach submillimeter resolution. For TMS- fMRI, we will use the 9ch TMS and 48ch MRI gradient system in an interleaved manner for successive stimulation and fMRI recording in M1 and S1.
项目摘要。 我们提出了一种新的线圈阵列,它将以前所未有的灵活性实现下一代因果大脑图谱, 所提出的 ARES2 混合阵列在皮层中产生用于经颅磁力的电场。 网络刺激(TMS)以及用于空间和扩散编码应用的B场,包括高分辨率 高 b 值扩散 MRI 和 fMRI 允许探测不同的皮质目标。 顺序或同时,提供灵活的工具来调节同时成像的大脑活动 凭借 MRI 的优势,线圈元件将极大地促进扩散。 皮质中的 MRI 编码超出了当前 MRI 梯度技术所能实现的范围,从而能够改进 绘制神经和树突大小及其分布的敏感性,遵循有针对性的神经调节和 为刺激后皮质中的 BOLD-fMRI 提供亚毫米空间分辨率。 在目标 1 中,我们将测试所提出的头阵列 ARES2(用于接收、编码、 匀场和刺激)利用我们在 MR 兼容经颅磁方面的最新进展 刺激 (TMS) 线圈将由大电流驱动,产生最大 1000 mT/m 的梯度和高电流。 转换速率包括 48 个编码线圈,允许 B0 匀场功能,同时 28 个射频线圈。 与编码线圈交错的昆西线圈提供并行成像。 电子设备将允许“刺激”和“成像”模式之间的交替。全面的电子控制。 系统将允许在所有通道上与扫描仪的脉冲序列同步播放任意波形。 在 Aim2 中,我们将系统扩展到完整的 48 通道阵列,我们构建了一个新的 TMS 兼容的 28 通道 RF 接收器。 与 TMS 探针支架设备机械集成的阵列将允许径向。 调整 TMS 探头,使其紧贴头部表面放置。 在 Aim3 中,我们将应用该系统在体内进行亚毫米级的下一代因果脑图绘制 我们将展示 ARES2 提供细胞体(体细胞)和区域特定测量的能力。 这些扩散 MRI 实验将测量运动皮层 (M1) 和体感皮层 (S1) 的神经突大小和密度。 利用 gSlider 体积扩散编码来提高 SNR 并达到 TMS 的亚毫米分辨率。 fMRI,我们将使用9ch TMS和48ch MRI梯度系统以交错的方式进行连续刺激 以及 M1 和 S1 中的功能磁共振成像记录。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Berkin Bilgic其他文献

Berkin Bilgic的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Berkin Bilgic', 18)}}的其他基金

Harmonizing data acquisition, reconstruction, and analysis for reproducible, cross-vendor, open source MRI
协调可重复、跨供应商、开源 MRI 的数据采集、重建和分析
  • 批准号:
    10704747
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Rapid Fetal HASTE MR Imaging
快速胎儿 HASTE MR 成像
  • 批准号:
    10193491
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Rapid Fetal HASTE MR Imaging
快速胎儿 HASTE MR 成像
  • 批准号:
    10391512
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Rapid Fetal HASTE MR Imaging
快速胎儿 HASTE MR 成像
  • 批准号:
    10193491
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Advanced Neuroimaging through Novel Encoding Strategies and Hardware Design
通过新颖的编码策略和硬件设计实现先进的神经成像
  • 批准号:
    10304118
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Advanced Neuroimaging through Novel Encoding Strategies and Hardware Design
通过新颖的编码策略和硬件设计实现先进的神经成像
  • 批准号:
    10090600
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Advanced Neuroimaging through Novel Encoding Strategies and Hardware Design
通过新颖的编码策略和硬件设计实现先进的神经成像
  • 批准号:
    10517507
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:

相似国自然基金

面向5G的宽带功率放大器数字预失真技术研究
  • 批准号:
    61771129
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于信号结构稀疏性发掘的超大带宽MIMO系统预失真方法研究
  • 批准号:
    61671346
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
无记忆半物理行为框架下异相功率放大器理论与方法研究
  • 批准号:
    61674054
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
宽带高效率Doherty功放行为建模和数字预失真
  • 批准号:
    61401088
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高效率单体共时双频Doherty功率放大器设计及其预失真行为模型研究
  • 批准号:
    61201025
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Exploring the Parameter Space of High Frequency Magnetic Perturbation in Manipulating Neural Excitability and Plasticity.
探索高频磁扰动操纵神经兴奋性和可塑性的参数空间。
  • 批准号:
    10684222
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Exploring the Parameter Space of High Frequency Magnetic Perturbation in Manipulating Neural Excitability and Plasticity.
探索高频磁扰动操纵神经兴奋性和可塑性的参数空间。
  • 批准号:
    10481976
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Mechanisms of Self-Tuning in Inner Ear Hair Cells
内耳毛细胞的自我调节机制
  • 批准号:
    8286180
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Mechanisms of Self-Tuning in Inner Ear Hair Cells
内耳毛细胞的自我调节机制
  • 批准号:
    8488426
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
Mechanisms of Self-Tuning in Inner Ear Hair Cells
内耳毛细胞的自我调节机制
  • 批准号:
    8670719
  • 财政年份:
    2011
  • 资助金额:
    $ 45.21万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了