Name: Een protocol voor het ontdekken van neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten op elektro-encefalografie met behulp van de humane neocorticale neurosolver (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-05-19T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 47 s
Description: Ontdek neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten met behulp van de Human Neocortical Neurosolver. Deze biophysische modelleringssoftware koppelt EEG-biomarkers aan onderliggende circuitactiviteit voor mechanistisch inzicht.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<ol>
	<li>Gribkoff VK, Kaczmarek LK. The need for new approaches in CNS drug discovery: Why drugs have failed, and what can be done to improve outcomes. Neuropharmacology. 2017;120:11-19.</li>
	<li>Loo SK, Lenartowicz A, Makeig S. Research review: Use of EEG biomarkers in child psychiatry research&#8212;current state and future directions. J Child Psychol Psychiatry. 2016;57(1):4-17.</li>
	<li>McLoughlin G, Makeig S, Tsuang MT. In search of biomarkers in psychiatry: EEG-based measures of brain function. Am J Med Genet B Neuropsychiatr Genet. 2014;165(2):111-121.</li>
	<li>Douglas RJ, Martin KAC. Neuronal circuits of the neocortex. Annu Rev Neurosci. 2004;27:419-451.</li>
	<li>Harris KD, Shepherd GMG. The neocortical circuit: themes and variations. Nat Neurosci. 2015;18(2):170-181.</li>
	<li>Murakami S, Okada Y. Contributions of principal neocortical neurons to magnetoencephalography and electroencephalography signals. J Physiol. 2006;575(3):925-936.</li>
	<li>Sherman MA, et al. Neural mechanisms of transient neocortical beta rhythms: Converging evidence from humans, computational modeling, monkeys, and mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113(33):E4885-E4894.</li>
	<li>Shin H, et al. The rate of transient beta frequency events predicts behavior across tasks and species. eLife. 2017;6:e29086.</li>
	<li>De Pieri M, et al. Pharmaco-EEG of antipsychotic treatment response: A systematic review. Schizophrenia. 2023;9(1):85.</li>
	<li>Hyun J, Baik M, Kang U. Effects of psychotropic drugs on quantitative EEG among patients with schizophrenia-spectrum disorders. Clin Psychopharmacol Neurosci. 2011;9(2):78-85.</li>
	<li>Jobert M, et al. Guidelines for the recording and evaluation of pharmaco-EEG data in man: The International Pharmaco-EEG Society (IPEG). Neuropsychobiology. 2012;66(4):201-220.</li>
	<li>Mandema JW, Danhof M. Electroencephalogram effect measures and relationships between pharmacokinetics and pharmacodynamics of centrally acting drugs. Clin Pharmacokinet. 1992;23:191-215.</li>
	<li>Leiser SC, Dunlop J, Bowlby MR, Devilbiss DM. Aligning strategies for using EEG as a surrogate biomarker: A review of preclinical and clinical research. Biochem Pharmacol. 2011;81(12):1408-1421.</li>
	<li>Wilson FJ, Danjou P. Early decision-making in drug development: The potential role of pharmaco-EEG and pharmaco-sleep. Neuropsychobiology. 2016;72(3-4):188-194.</li>
	<li>Klumpp H, Shankman SA. Using event-related potentials and startle to evaluate time course in anxiety and depression. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2018;3(1):10-18.</li>
	<li>Proudfit GH, et al. Depression and event-related potentials: Emotional disengagement and reward insensitivity. Curr Opin Psychol. 2015;4:110-113.</li>
	<li>Luck SJ, et al. A roadmap for the development and validation of event-related potential biomarkers in schizophrenia research. Biol Psychiatry. 2011;70(1):28-34.</li>
	<li>Salisbury DF, Collins KC, McCarley RW. Reductions in the N1 and P2 auditory event-related potentials in first-hospitalized and chronic schizophrenia. Schizophr Bull. 2010;36(5):991-1000.</li>
	<li>Kang E, et al. Atypicality of the N170 event-related potential in autism spectrum disorder: A meta-analysis. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2018;3(8):657-666.</li>
	<li>Modi ME, Sahin M. Translational use of event-related potentials to assess circuit integrity in ASD. Nat Rev Neurol. 2017;13(3):160-170.</li>
	<li>Horvath A, et al. EEG and ERP biomarkers of Alzheimer&#8217;s disease: A critical review. Front Biosci (Landmark Ed). 2018;23:183-220.</li>
	<li>Malver LP, et al. Electroencephalography and analgesics. Br J Clin Pharmacol. 2014;77(1):72-95.</li>
	<li>Preskorn SH, et al. Normalizing effects of EVP-6124 on event-related potentials and cognition: A randomized trial in schizophrenia. J Psychiatr Pract. 2014;20(1):12-24.</li>
	<li>Schwertner A, et al. Effects of subanesthetic ketamine on visual and auditory event-related potentials in humans: A systematic review. Front Behav Neurosci. 2018;12:70.</li>
	<li>Visser S, et al. Dose-dependent EEG effects of zolpidem provide evidence for GABAA receptor subtype selectivity in vivo. J Pharmacol Exp Ther. 2003;304(3):1251-1257.</li>
	<li>Okoroafor F, et al. Neurophysiologic biomarkers of invasive neuromodulation therapy for epilepsy. Neuromodulation: Technol Neural Interface. 2026;29(3):360-375.</li>
	<li>Maki-Marttunen T, et al. Biophysical psychiatry&#8212;how computational neuroscience can help understand the complex mechanisms of mental disorders. Front Psychiatry. 2019;10:534.</li>
	<li>Murray JD, Demirtas M, Anticevic A. Biophysical modeling of large-scale brain dynamics and applications for computational psychiatry. Biol Psychiatry Cogn Neurosci Neuroimaging. 2018;3(9):777-787.</li>
	<li>Cagney DN, et al. The FDA NIH biomarkers, endpoints, and other tools (BEST) resource in neuro-oncology. Neuro Oncol. 2018;20(9):1162-1172.</li>
	<li>Cecchi M, et al. Validation of a suite of ERP and QEEG biomarkers in schizophrenia. Schizophr Res. 2023;254:178-189.</li>
	<li>Dura-Bernal S, et al. NetPyNE, a tool for data-driven multiscale modeling of brain circuits. eLife. 2019;8:e44494.</li>
	<li>Linden H, et al. LFPy: a tool for biophysical simulation of extracellular potentials. Front Neuroinform. 2014;7:41.</li>
	<li>Neymotin SA, et al. Human Neocortical Neurosolver (HNN), a new software tool for interpreting MEG/EEG data. eLife. 2020;9:e51214.</li>
	<li>Sanz Leon P, et al. The Virtual Brain: a simulator of primate brain network dynamics. Front Neuroinform. 2013;7:10.</li>
	<li>Hamalainen M, et al. Magnetoencephalography&#8212;theory, instrumentation, and applications. Rev Mod Phys. 1993;65(2):413-497.</li>
	<li>Ikeda H, Wang Y, Okada YC. Origins of the somatic N20 and high-frequency oscillations evoked by trigeminal stimulation in the piglets. Clin Neurophysiol. 2005;116(4):827-841.</li>
	<li>Okada YC, Wu J, Kyuhou S. Genesis of MEG signals in CNS structure. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1997;103(4):474-485.</li>
	<li>Bush PC, Sejnowski TJ. Reduced compartmental models of pyramidal cells. J Neurosci Methods. 1993;46(2):159-166.</li>
	<li>Jones SR, et al. Neural correlates of tactile detection. J Neurosci. 2007;27(40):10751-10764.</li>
	<li>Jones SR, et al. Quantitative analysis of MEG mu rhythm. J Neurophysiol. 2009;102(6):3554-3572.</li>
	<li>Law RG, et al. Thalamocortical mechanisms regulating beta events. Cereb Cortex. 2022;32(4):668-688.</li>
	<li>Fernandez Pujol C, Blundon EG, Dykstra AR. Laminar specificity of the auditory perceptual awareness negativity: A biophysical modeling study. PLoS Comput Biol. 2023;19(6):e1011003.</li>
	<li>Kohl C, Parviainen T, Jones SR. Neural mechanisms underlying auditory evoked responses. Brain Topogr. 2022;35(1):19-35.</li>
	<li>Lankinen K, Ahveninen J, Jas M, Raij T, Ahlfors SP. Neuronal modeling of cross-sensory visual evoked magnetoencephalography responses in the auditory cortex. J Neurosci. 2024;44(17):e1119232024.</li>
	<li>Kaplan L, et al. Modeling cortical dynamics using HNN [poster presentation]. Presented at: Society for Neuroscience Annual Meeting; San Diego, CA, USA; 2025.</li>
	<li>Diesburg DA, Wessel JR, Jones SR. Biophysical modeling of ERP generation. J Neurosci. 2024;44(20).</li>
	<li>Bonaiuto JJ, et al. Laminar dynamics of beta bursts. Neuroimage. 2021;242:118479.</li>
	<li>Ferrante M, Blackwell KT, Migliore M, Ascoli GA. Computational models of neuronal biophysics. Curr Med Chem. 2008;15(24):2456-2471.</li>
	<li>Geerts H, et al. Quantitative systems pharmacology for neuroscience drug discovery. CPT Pharmacometrics Syst Pharmacol. 2020;9(1):5-20.</li>
	<li>Geerts H, et al. Computational neuroscience and systems pharmacology. J Pharmacokinet Pharmacodyn. 2024;51(5):563-573.</li>
	<li>Kappenman ES, Luck SJ. ERP components: brainwave recordings. Oxford Handbook ERP Components. 2012;1:3-30.</li>
	<li>Goncalves PJ, et al. Training neural density estimators. eLife. 2020;9:e56261.</li>
	<li>Papamakarios G, et al. Normalizing flows for probabilistic modeling. J Mach Learn Res. 2021;22(57):1-64.</li>
	<li>Pastore M, Calcagni A. Measuring distribution similarities. Front Psychol. 2019;10.</li>
	<li>Tolley N, et al. Estimating parameters in neural models with SBI. PLoS Comput Biol. 2024;20(2):e1011108.</li>
	<li>Gramfort A, et al. MEG and EEG analysis with MNE-Python. Front Neuroinform. 2013;7:267.</li>
	<li>Sliva DD, et al. Transcranial stimulation and EEG perception. Front Psychol. 2018;9:2117.</li>
	<li>Thorpe RV, et al. Distinct neocortical mechanisms underlie human SI responses to median nerve and laser evoked peripheral activation. bioRxiv. 2021; Available at: https://doi.org/10.1101/2021.10.11.463545.</li>
	<li>Delorme A, Makeig S. EEGLAB toolbox. J Neurosci Methods. 2004;134(1):9-21.</li>
	<li>Oostenveld R, et al. FieldTrip software. Comput Intell Neurosci. 2011;2011:156869.</li>
	<li>Puce A, H&#228;m&#228;l&#228;inen MS. A review of issues related to data acquisition and analysis in EEG/MEG studies. Brain Sci. 2017;7(6):58.</li>
	<li>Tejero-Cantero A, et al. sbi: toolkit for simulation-based inference. J Open Source Softw. 2020;5(52):2505.</li>
	<li>Lee S, Jones SR. Distinguishing mechanisms of gamma frequency oscillations in human current source signals using a computational model of a laminar neocortical network. Front Hum Neurosci. 2013;7:869.</li>
	<li>Szul MJ, et al. Beta burst waveform motifs. Prog Neurobiol. 2023;228:102490.</li>
	<li>Hashemi M, et al. Bayesian virtual epileptic patient. Neuroimage. 2020;217:116839.</li>
	<li>Billeh YN, et al. Systematic integration of structural and functional data into multi-scale models of mouse primary visual cortex. Neuron. 2020;106(3):388-403.</li>
	<li>Borges FS, Moreira JV, Takarabe LM, Lytton WW, Dura-Bernal S. Large-scale biophysically detailed model of somatosensory thalamocortical circuits in NetPyNE. Front Neuroinform. 2022;16:884245.</li>
	<li>Markram H, et al. Reconstruction of neocortical microcircuitry. Cell. 2015;163(2):456-492.</li>
	<li>Hagen E, N&#230;ss S, Ness TV, Einevoll GT. Multimodal modeling of neural network activity: computing LFP, ECoG, EEG, and MEG signals with LFPy 2.0. Front Neuroinform. 2018;12:92.</li>
	<li>Geerts H. Of mice and men in CNS drug discovery. CNS Drugs. 2009;23(11):915-926.</li>
	<li>Nestler EJ, Hyman SE. Animal models of neuropsychiatric disorders. Nat Neurosci. 2010;13(10):1161-1169.</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Anaconda Python</td><td>Anaconda, Inc.</td><td>N.V.</td><td>Python distributie; Python versie &ge;3.9 en &lt;3.14</td></tr><tr><td>Computerwerkstation</td><td>N.V.</td><td>N.V.</td><td>Besturingssysteem: Windows &ge;10, Linux of macOS. Minimaal aanbevolen hardware: &ge;16 GB RAM, &ge;8 CPU-kernen</td></tr><tr><td>EEGLAB</td><td>EEGLAB-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Optionele MATLAB-gebaseerde toolbox voor EEG-voorverwerking en ERP-analyse</td></tr><tr><td>FieldTrip</td><td>Donders Instituut voor Hersenen, Cognitie en Gedrag, Radboud Universiteit</td><td>N.V.</td><td>Optionele MATLAB-gebaseerde toolbox voor EEG/MEG-analyse</td></tr><tr><td>Human Neocortical Neurosolver (HNN-core)</td><td>HNN-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Biofysische neurale modelleringssoftware; versie &ge;0.6.0 gebruikt in deze studie</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>MathWorks</td><td>N.V.</td><td>Vereist om EEGLAB en FieldTrip (indien gebruikt) uit te voeren</td></tr><tr><td>MNE-Python</td><td>MNE-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Gebruikt voor EEG-voorverwerking en bronlokalisatie</td></tr><tr><td>NumPy</td><td>NumPy-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Gebruikt voor numerieke berekeningen en willekeurige getallengeneratie</td></tr><tr><td>Pixi (pakket/omgevingsbeheerder)</td><td>Prefix.dev</td><td>N.V.</td><td>Gebruikt voor het beheren van afhankelijkheden in het bijbehorende code-repository</td></tr><tr><td>PyTorch</td><td>PyTorch-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Gebruikt voor het trainen van SBI-neurale netwerken en het instellen van willekeurige zaden</td></tr><tr><td>SBI (Simulation-Based Inference)-pakket</td><td>SBI-ontwikkelaars</td><td>N.V.</td><td>Python-pakket voor parameterinferentie en onzekerheidsquantificering</td></tr><tr><td>Windows Subsystem for Linux (WSL2)</td><td>Microsoft Corporation</td><td>N.V.</td><td>Alleen vereist voor Windows-gebaseerde installaties</td></tr></tbody></table>

een protocol voor het ontdekken van neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten op elektro-encefalografie met behulp van de humane neocorticale neurosolver

A Protocol For Uncovering Neural Mechanisms Of Neurotherapeutic Effects On Electroencephalography Using The Human Neocortical Neurosolver

Een protocol voor het ontdekken van neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten op elektro-encefalografie met behulp van de humane neocorticale neurosolver

Electroencephalography (EEG) and electrophysiological methods provide millisecond-resolution biomarkers for central nervous system disorders and are ...

a-protocol-for-uncovering-neural-mechanisms-neurotherapeutic-effects

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

We presenteren een methode voor het verzamelen van electrocorticografische signalen voor onderzoeksdoeleinden van mensen bij wie een invasieve epilepsie monitoring. We laten zien hoe je de BCI2000 software platform te gebruiken voor het verzamelen van gegevens, signaalverwerking en stimulus presentatie. In het bijzonder laten we zien Sigfried, een BCI2000-based tool voor real-time functionele brein in kaart brengen.

Het opnemen van de Mens electrocorticografische (ECOG) Signalen voor neurowetenschappelijk onderzoek en Real-time Functioneel Cortical Mapping

Een procedure beschreven voor het manipuleren van de activiteit van cerebrale corticale piramidale neuronen optogenetically terwijl de elektro, elektromyogram en cerebrale lactaatconcentratie bewaakt. Experimentele opnamen worden uitgevoerd op kabel-tethered muizen, terwijl ze ondergaan spontane slaap / waak cyclus. Optogenetic apparatuur geassembleerd in ons laboratorium controleapparaat handel verkrijgbaar.

Gelijktijdig Elektro, Real-time meting van lactaatconcentratie en Optogenetic Manipulatie van neuronale activiteit in de Rodent Cerebral Cortex

This video demonstrates the process of recording cortical and subcortical neuronal activity using electroencephalography (EEG) and deep brain stimulation (DBS) electrodes during an attention-based visual stimulation test.

Recording Cortical and Subcortical Neuronal Activity Using Electrode Systems

Het huidige protocol is gericht op het beoordelen van cognitief-emotionele functies in de basale ganglia door gelijktijdige neurofysiologische registratie van lokale veldpotentialen en niet-invasieve hersenactiviteit in de cortex (EEG). De procedure wordt geïllustreerd door het gebruik van paradigma's met spraakstimuli met emotionele connotatie of de Flanker-taak die cognitieve controle betreft.

Gecombineerd Invasieve Subcortical en niet-invasieve Surface Neurofysiologische Opnames voor de evaluatie van cognitieve en emotionele functies in Humans

Functionele connectiviteit in rusttoestand MRI heeft afwijkingen geïdentificeerd bij patiënten met een breed scala aan neuropsychiatrische stoornissen, inclusief epilepsie als gevolg van malformaties van corticale ontwikkeling. Transcraniële magnetische stimulatie in combinatie met EEG kan aantonen dat patiënten met epilepsie corticale hyperexcitabiliteit hebben in regio's met abnormale connectiviteit.

Een Multimodaal Beeldverwerking en-stimulatie gebaseerde methode voor de beoordeling Connectivity-gerelateerde Brain Exciteerbaarheid bij patiënten met epilepsie

Dit protocol beschrijft belangrijke stappen die betrokken zijn bij de beoordeling van de gevoeligheid van de hersenen van een persoon op de stimulus verwerking van een dichtbij andere door te selecteren van paren van partners, hun electroencephalogram (EEG) gelijktijdig opnemen en computing hun evenement-gerelateerde hersenen potentieel (ERPs).

Hoe vinden effecten van Stimulus verwerking op gebeurtenis verwante hersenen potentieel van nauwe anderen wanneer Hyperscanning Partners

Presenteren we twee analytische protocollen die kunnen worden gebruikt voor het analyseren van intracraniële elektro-encefalografie gegevens met behulp van de statistische parametrische Mapping (SPM) software: analyse van het tijd-frequentie statistische parametrische toewijzing voor neurale activiteit, en dynamische causale het modelleren van geïnduceerde Responsie voor intra - en intersite - interregionale verbindingen.

Analyseren van neurale activiteit en connectiviteit intracraniële EEG-gegevens gebruiken met SPM Software

Standaard EEG analysetechnieken bieden beperkt inzicht in de functie van het zenuwstelsel. Het afleiden van statistische modellen van corticale connectiviteit biedt veel meer mogelijkheden om de onderliggende netwerk dynamiek te onderzoeken. Verbeterde functionele beoordeling opent nieuwe mogelijkheden voor diagnose, prognose en uitkomst voorspelling bij aandoeningen van het zenuwstelsel.

Statistische modellering van corticale connectiviteit met niet-invasieve Elektroencephalogrammen

Een nieuw protocol voor gepersonaliseerde transcraniële magnetische stimulatie in combinatie met elektro-encefalografie (TMS-EEG) mapping van corticale netwerken, geïnformeerd door meerdere magnetische resonantie beeldvorming (MRI) datamodaliteiten.

Neuroimaging-geleide TMS-EEG voor real-time corticale netwerkmapping

Dit protocol beschrijft een tweefasige chirurgische methode om een groot, hersluitbaar, dura-sparend craniaal venster bij muizen te creëren. Deze techniek maakt chronische, multimodale elektrofysiologische opnames mogelijk van verspreide, diepe-hersennetwerken, zoals het Default Mode Network, gedurende meerdere weken.

Chirurgisch protocol voor een groot, herafsluitbaar schedelraam dat longitudinale, multimodale elektrofysiologische opnames van het muis default mode netwerk mogelijk maakt

Ontdek neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten met behulp van de Human Neocortical Neurosolver. Deze biophysische modelleringssoftware koppelt EEG-biomarkers aan onderliggende circuitactiviteit voor mechanistisch inzicht.

Een protocol voor het ontdekken van neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten op elektro-encefalografie met behulp van de humane neocorticale neurosolver (Video) | JoVE Journal

Een protocol voor het ontdekken van neurale mechanismen van neurotherapeutische effecten op elektro-encefalografie met behulp van de humane neocorticale neurosolver

Meer video's verkennen