اختلالات مغزی ممکن است به بروز بیماری‌های شناختی و حرکتی منجر شوند و با توجه به محدودیت‌هایدرمان‌های دارویی، روش‌های غیردارویی به‌عنوان گزینه‌های درمانی مورد توجه قرار گرفته‌اند. این روش‌ها به دو دسته تهاجمی و غیرتهاجمی تقسیم می‌شوند. در سال‌های اخیر، روش تحریک الکتریکی عمقی مغز برای بهبود برخی بیماری‌ها و با هدف تحریک نواحی عمقی مغز به کار گرفته شده است. با وجود اثربخشی این روش، به دلیل ماهیت تهاجمی و خطر عفونت، استفاده از آن با محدودیت‌هایی مواجه است. به همین دلیل، روش غیرتهاجمیتحریک فراجمجمه‌ای تداخل زمانی به‌عنوان رویکردی برای تحریک نواحی عمقی مغز مطرحشده است. بااین‌حال، مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهند که شدت میدان الکتریکی ایجادشده درعمق مغز با این روش بسیار کمتر از تحریک عمقی مغز است و تحریک این نواحی به‌طورمشابه امکان‌پذیر نیست. با این وجود، درک تأثیر تحریک تداخل زمانی بر مسیرهای عصبیمی‌تواند در کاربردهای بالینی این روش برای درمان بیماری‌ها مفید باشد.

در این رساله، برای شناسایی و تعیین ناحیه تحریک با رویکرد تأثیر تحریک بر مسیرهای عصبی، از مدل‌های مبتنی بر نورون‌های بیولوژیکی استفاده شده است و دو مدل متداول ایزیکویچ و هاجکین - هاکسلی بررسی شده است. یک شبکه تحریکی-مهاری که مسئول تنظیم نوسانات مغزی است، با استفاده از این دو مدل برای بررسی پاسخ به تحریک تداخل زمانی و مقایسه آن با تحریک جریان متناوب به کار گرفته شده است. فضای پارامتری تحریکشامل تغییرات شدت‌جریان و فرکانس تحریک مورد تحلیل قرار گرفته است تا نقاط پاسخ‌دهی شبکه تحریکی مهاری شناسایی شود. با این تحلیل، سنکرون‌شدگی فاز، دامنه و فرکانس ارزیابی شد تا مشخص شود تحریک تداخل زمانی چگونه نوسانات آلفای ذاتی مغز را مدوله می‌کند. به منظور بررسی تفکیک‌پذیری تحریک تداخل زمانی، از یک مدل چندبعدی استفاده شد که در آن شبکه‌های متعددی در بخش‌های مختلف مغز قرار گرفتند و با استفاده از مدل‌سازی بافت برای محاسبه میدان‌های الکتریکی، ناحیه تحریک در عمق مغز و نحوه مدولاسیون آن مشخص گردید.

نتایج بررسی نقشه‌های سنکرون‌شدگی نشان می‌دهد که الگوهای متفاوتی از سنکرون‌شدگی شبکه برای تحریک تداخل زمانی و تحریک جریان متناوب وجود دارد. تحریک جریان متناوب برای هر دو مدل نورونی سنکرون‌شدگی هارمونیک را نشان داد؛ درحالی‌که تحریک تداخل زمانی تنها برای فرکانس برابر با فرکانس ذاتی شبکه تشدید ایجاد می‌کند. شدت‌جریان لازم برای تحریک تداخل زمانی برای دستیابی به نتایج مشابه با تحریک جریان متناوب بسیار بیشتر است. تفکیک‌پذیری مکانی تحریک تداخل زمانی که از طریق مدل‌سازی محاسباتی و توزیع میدان الکتریکی به‌دست‌آمده است،نشان می‌دهد که مدولاسیون عمدتاً در نواحی عمقی مغز رخ می‌دهد و تأثیر کمتری بر سطح مغز دارد. افزایش توان در باندهای ذاتی و سنکرون‌شدگی فاز در نواحی زیرین الکترودها و نواحی غیرهدف مشاهده گردید که به دامنه بالای سیگنال تحریک نسبت داده می‌شود. همچنین، برای نورون‌های هاجکین هاکسلی، انسداد نورون‌ها و افزایش نرخ آتش در نواحی غیرهدف نشان‌دهنده اثرات جانبی تحریک بود. این نتایج نسبت به مدل‌های ماکروسکوپیک قبلی دقت بالاتری دارند و تحریک بهینه با تفکیک پذیری مکانی بهتر با توجه به استفاده از شدت‌جریان آستانه برای فرکانس تحریک موردنظر، ارائه شده است.