Abstract Neurochemical recording techniques have expanded our understanding of the pathophysiology of neurological disorders, as well as the mechanisms of action of treatment modalities like deep brain stimulation (DBS). DBS is used to treat diseases such as Parkinson’s disease, Tourette syndrome, and obsessive-compulsive disorder, among others. Although DBS is effective at alleviating symptoms related to these diseases and improving the quality of life of these patients, the mechanism of action of DBS is currently not fully understood. A leading hypothesis is that DBS modulates the electrical field potential by modifying neuronal firing frequencies to non-pathological rates thus providing therapeutic relief. To address this gap in knowledge, recent advances in electrochemical sensing techniques have given insight into the importance of neurotransmitters, such as dopamine, serotonin, glutamate, and adenosine, in disease pathophysiology. These studies have also highlighted their potential use in tandem with electrophysiology to serve as biomarkers in disease diagnosis and progression monitoring, as well as characterize response to treatment. Here, we provide an overview of disease-relevant neurotransmitters and their roles and implications as biomarkers, as well as innovations to the biosensors used to record these biomarkers. Furthermore, we discuss currently available neurochemical and electrophysiological recording devices, and discuss their viability to be implemented into the development of a closed-loop DBS system.

中文翻译：

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神经化学测量的进展：用于开发闭环深部脑刺激系统的生物标志物和设备的综述

摘要 神经化学记录技术扩大了我们对神经系统疾病病理生理学的理解，以及诸如深部脑刺激 (DBS) 等治疗方式的作用机制。DBS 用于治疗帕金森氏病、图雷特综合征和强迫症等疾病。尽管 DBS 可有效缓解与这些疾病相关的症状并提高这些患者的生活质量，但 DBS 的作用机制目前尚不完全清楚。一个主要假设是 DBS 通过将神经元放电频率修改为非病理性速率来调节电场电位，从而提供治疗缓解。为了解决这一知识差距，电化学传感技术的最新进展使人们深入了解了神经递质，如多巴胺、血清素、谷氨酸和腺苷，在疾病病理生理学中的重要性。这些研究还强调了它们与电生理学一起作为疾病诊断和进展监测中的生物标志物的潜在用途，以及表征对治疗的反应。在这里，我们概述了与疾病相关的神经递质及其作为生物标志物的作用和影响，以及用于记录这些生物标志物的生物传感器的创新。此外，我们讨论了当前可用的神经化学和电生理记录设备，并讨论了它们在闭环 DBS 系统开发中实施的可行性。在疾病病理生理学中。这些研究还强调了它们与电生理学一起作为疾病诊断和进展监测中的生物标志物的潜在用途，以及表征对治疗的反应。在这里，我们概述了与疾病相关的神经递质及其作为生物标志物的作用和影响，以及用于记录这些生物标志物的生物传感器的创新。此外，我们讨论了当前可用的神经化学和电生理记录设备，并讨论了它们在闭环 DBS 系统开发中实施的可行性。在疾病病理生理学中。这些研究还强调了它们与电生理学一起作为疾病诊断和进展监测中的生物标志物的潜在用途，以及表征对治疗的反应。在这里，我们概述了与疾病相关的神经递质及其作为生物标志物的作用和影响，以及用于记录这些生物标志物的生物传感器的创新。此外，我们讨论了当前可用的神经化学和电生理记录设备，并讨论了它们在闭环 DBS 系统开发中实施的可行性。我们概述了与疾病相关的神经递质及其作为生物标志物的作用和影响，以及用于记录这些生物标志物的生物传感器的创新。此外，我们讨论了当前可用的神经化学和电生理记录设备，并讨论了它们在闭环 DBS 系统开发中实施的可行性。我们概述了与疾病相关的神经递质及其作为生物标志物的作用和影响，以及用于记录这些生物标志物的生物传感器的创新。此外，我们讨论了当前可用的神经化学和电生理记录设备，并讨论了它们在闭环 DBS 系统开发中实施的可行性。