والمتعدد الوسائط Imaging- والقائم على تحفيز أسلوب تقييم الربط المتعلقة الدماغ استثارة في المرضى الذين يعانون من الصرع
November 13th, 2016
حالة الراحة تشوهات في المرضى الذين يعانون من مجموعة واسعة من الاضطرابات العصبية والنفسية ، بما في ذلك الصرع بسبب تشوهات النمو القشري. يمكن أن يثبت التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة بالاشتراك مع مخطط كهربية الدماغ أن المرضى الذين يعانون من الصرع لديهم فرط استثارة قشرية في المناطق ذات الاتصال غير الطبيعي.
الهدف العام من هذه التجربة هو تقييم فرط الاستثارة القشرية الإقليمية لدى مرضى الصرع باستخدام الاتصال الوظيفي في حالة الراحة ، والتحفيز المغناطيسي الموجه بالرنين المغناطيسي عبر الجمجمة مع تسجيل مخطط كهربية الدماغ المتزامن. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال الصرع والفيزيولوجيا العصبية ، مثل ما إذا كان لدى مرضى الصرع دليل على فرط الاستثارة في المناطق التي يعتقد أنها جزء من شبكة الصرع. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن استخدامها لتقييم الاختلافات في استثارة الدماغ كدالة للاتصال ويمكن استخدامها لتقييم التفاعل القشري عبر مجموعة متنوعة من مناطق الدماغ المختلفة.
هذه التقنية لها آثار على تشخيص الصرع وعلاجه ، حيث يمكن تحديد فرط الاستثارة القشرية حتى عندما يكون مخطط كهربية الدماغ الروتيني طبيعيا ، ويمكن استهداف دوائر الصرع علاجيا. ستظهر الإجراء تمارا جيدانكيان ، مساعدة باحثة في مختبري. قبل الاختبار ، حدد منطقتي TMS المستهدفتين عن طريق تركيب خريطة الاتصال الوظيفية لكل موضوع على الصورة الهيكلية لكل موضوع.
لبدء الجلسة التجريبية ، أحضر الموضوع إلى غرفة الاختبار واجعله يجلس على الكرسي. قم بقياس رأس الموضوع ، وحدد غطاء تخطيط كهربية الدماغ ، أو مخطط كهربية الدماغ ، بالحجم المناسب لتمكين مقاومة القطب الكهربائي المنخفضة. بعد ذلك ، قم بتنظيف الجلد جيدا تحت كل قطب كهربائي باستخدام قضيب طرف قطني والكحول.
أضف جل موصل إلى كل قطب كهربائي ، واضغط لأسفل على القطب الكهربائي لضمان ملامسة جيدة بين فروة الرأس والهلام والقطب. لتقليل القطع الأثرية للشحن ، تأكد من عدم انتشار الجل خارج حامل القطب. ضع الأقطاب الكهربائية المرجعية والأرضية على الجبهة ، وبعيدا عن ملف التحفيز قدر الإمكان ، لتقليل احتمالية تلوث قطعة أثرية من القطب الكهربائي الناجم عن TMS للتسجيل بأكمله.
ضع هذه الأقطاب الكهربائية على بعد بضعة سنتيمترات من بعضها البعض لتقليل ضوضاء الوضع الشائع. ثم اضغط على زر قياس المعاوقات في نظام مخطط كهربية الدماغ. تحقق من مقاومة القطب الكهربائي عن طريق توصيل كبلات إخراج مخطط كهربية الدماغ بمقبس المعاوقة لنظام تسجيل مخطط كهربية الدماغ.
تأكد من أن مقاومة القطب الكهربائي لا تزيد عن خمسة كيلوغرامات. بعد ذلك ، قم بإعداد أقطاب تخطيط كهربية العضل على اليد المقابلة. أعط سدادات الأذن للموضوع لتقليل مخاطر فقدان السمع وطنين الأذن.
ثم ضع أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء على رأس الموضوع ، مع التأكد من وضع أجهزة الكشف بطريقة تقلل من مخاطر الحركة أثناء الجلسة التجريبية. شارك في تسجيل رأس الموضوع باستخدام صور التصوير بالرنين المغناطيسي من خلال تحديد موقع العلامات التشريحية التشريحية الخارجية المحددة مسبقا على الموضوع باستخدام المؤشر المضمن في معدات الملاحة العصبية. تعرف على الموضوع بالتحفيز عن طريق تطبيق نبض في مكان آخر أو عن طريق تطبيق نبضة تحفيز منخفضة الكثافة على فروة الرأس.
حدد عتبة محرك الراحة عن طريق تحديد موقع القشرة الحركية للموضوع على نصف الكرة الأرضية متماثلا لأهداف قاعدة الاتصال الوظيفية. قم بزاوية الملف بشكل عمودي على التلفيف مع توجيه المقبض إلى القذالي ، وابدأ التحفيز بكثافة من المتوقع أن تكون دون العتبة. ثم قم بزيادة شدة التحفيز بخطوات 5٪ كحد أقصى لإخراج المحفز حتى يستحضر TMS باستمرار إمكانات استثارها المحرك بسعات أكبر من 50 ميكروفولت في كل تجربة.
قلل شدة التحفيز بخطوات 1٪ كحد أقصى لإخراج المحفز حتى يتم تسجيل أقل من خمس استجابات إيجابية من أصل 10. أخيرا ، اضبط شدة TMS على القيمة المطلوبة. قم بتطبيق نبضات مفردة من TMS على كل منطقة من المناطق المستهدفة باستخدام برنامج الملاحة العصبية ، مع فترات متغيرة بين النبضات لتقليل اللدونة القشرية وتأثيرات توقع الموضوع.
ابدأ بإجراء جولة أولية من تحليل المكونات المستقلة ، أو ICA ، وقم بإزالة مكون أو مكونين يمثلان تنشيط العضلات الأولي الكبير الناجم عن TMS. للقيام بذلك, تشغيل ICA باستخدام طريقة ICA السريعة مع النهج المتماثل, و 10 وظيفة التباين, باستخدام الأمر الموضح هنا. حدد المكونات المتوافقة مع أداة TMS عن طريق تحديد الأدوات ، ورفض البيانات باستخدام ICA ، وإزالة المكونات عن طريق الخريطة ، والتي سترسم خرائط طبوغرافية لجميع مكونات ICA.
ثم انقر فوق رقم كل مكون لرسم تفاصيل المكون. بعد ذلك، احذف المكونات الاصطناعية عن طريق تحديد أدوات، وإزالة المكونات، وإدخال أرقام المكونات ذات الصلة في حقل المكون (المكونات) لإزالتها من البيانات. في مربع التأكيد المنبثق، اضغط على تخطيط تخطيط موارد المؤسسات لمراجعة الإمكانات المتعلقة بالحدث، أو ERPs، الناتجة عن حذف المكونات المحددة.
لمراجعة تأثيرات التجربة الفردية، اضغط على مؤامرة التجارب الفردية. بعد مراجعة تخطيط موارد المؤسسات ، كما هو الحال في الإصدارات التجريبية الفردية ، اضغط على الزر قبول لحذف المكونات المحددة. قم بإجراء جولة ثانية من ICA وإزالة المكونات المقابلة للقطع الأثرية من التسوس والوميض والعضلات وضوضاء القطب.
للقيام بذلك, تشغيل ICA باستخدام طريقة ICA السريعة مع النهج المتماثل ووظيفة تباين تان تماما كما هو الحال في الجولة الأولى من ICA. وبالمثل ، قم بتقييم خصائص المكونات تماما كما تم مع الخريطة الطبوغرافية في الجولة الأولى من ICA. ثم ضع علامة على المكونات المتوافقة مع القطع الأثرية المتبقية لاضمحلال TMS ، والتحف الوامضة ، والتحف العضلية.
بالإضافة إلى ذلك ، قم بتمييز المكونات المتوافقة مع ضوضاء القناة بناء على التوزيع المكاني والزماني. أخيرا ، قم بإزالة المكونات المحددة ، تماما كما حدث في الجولة الأولى من ICA ، عن طريق تحديد الأدوات ، وإزالة المكونات ، وإدخال أرقام المكونات ذات الصلة في الحقل للمكون (المكونات) لإزالتها من البيانات. يستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي للاتصال الوظيفي في حالة الراحة لتحديد المناطق الموجودة على سطح القشرة مع الاتصال بمناطق التغاير.
ينتج عن TMS إلى هذه المناطق نشاطا متأخرا متزايدا بشكل غير طبيعي بالنسبة للمناطق التي ليس لديها اتصال غير طبيعي وبالنسبة لنفس المشاهد في الضوابط الصحية. هنا ، يمكن أن يحدد موقع المصدر للقمم المتأخرة غير الطبيعية في الإمكانات التي يثيرها TMS في مرضى الصرع مناطق الدماغ التي ينشأ منها النشاط غير الطبيعي. قد يتزامن مكانيا مع تركيز النوبات لدى المريض.
بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية استخدام الاتصال الوظيفي في حالة الراحة ، والموجه بالرنين المغناطيسي ، و TMS EEG لتقييم استثارة الدماغ في مناطق مختلفة في مرضى الصرع والاضطرابات العصبية والنفسية الأخرى. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى ، مثل TMS المتكرر ، لتحديد ما إذا كان تقليل الاستثارة القشرية في مناطق الدماغ التي تشكل جزءا من الشبكة المسببة للأمراض يمكن أن يعدل نشاط المرض.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
نظرة عامة
تقييم هذه الدراسة لفرط القابلية القشري الإقليمي في مرضى الصرع باستخدام الاتصال الوظيفي في حالة الراحة والتصوير بالرنين المغناطيسي الموجه للتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) جنبًا إلى جنب مع تخطيط كهربائية الدماغ. يهدف النهج إلى تحديد فرط القابلية في مناطق الدماغ المرتبطة بالشبكة المسببة للصرع.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الأعصاب
- الفيزيولوجيا العصبية
- أبحاث الصرع
الخلفية
- يكشف التصوير بالرنين المغناطيسي للاتصال الوظيفي في حالة الراحة عن تشوهات في الاضطرابات النفسية العصبية.
- غالبًا ما يظهر مرضى الصرع فرط قابلية قشري.
- يمكن أن يقيم التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة التفاعلية القشرية.
- يمكن أن يؤدي تحديد فرط القابلية إلى تحسين استراتيجيات التشخيص والعلاج.
غرض الدراسة
- لتقييم فرط القابلية القشري في مرضى الصرع.
- لتحديد ما إذا كان فرط القابلية يرتبط بالاتصال غير الطبيعي.
- لاستكشاف الآثار المترتبة على الاستهداف العلاجي للدوائر المسببة للصرع.
الطرق المستخدمة
- تحليل الاتصال الوظيفي في حالة الراحة.
- تحفيز مغناطيسي عبر الجمجمة بتوجيه من التصوير بالرنين المغناطيسي.
- تسجيل تخطيط كهربائية الدماغ المتزامن.
- تراكب خرائط الاتصال الوظيفي على الصور الهيكلية.
النتائج الرئيسية
- أدلة على فرط القابلية القشري في مناطق معينة من الدماغ.
- تحديد الاختلافات في القابلية الدماغية بناءً على الاتصال.
- إمكانية الاستهداف العلاجي للدوائر المسببة للصرع.
- قد تعزز النتائج فهم آليات الصرع.
الاستنتاجات
- يمكن اكتشاف فرط القابلية القشري حتى مع تخطيط كهربائية الدماغ الروتيني الطبيعي.
- توفر هذه الطريقة رؤى حول الشبكة المسببة للصرع.
- تدعم النتائج استخدام TMS و EEG في تشخيص وعلاج الصرع.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
This multimodal imaging and stimulation method enables biopharma R&D to assess cortical hyperexcitability in epilepsy models, supporting target validation by linking functional connectivity abnormalities to electrophysiological phenotypes. It provides a mechanistic de-risking tool for evaluating circuit-level excitability changes in preclinical and translational studies, particularly for neuropsychiatric indications where network hyperexcitability is a putative driver of disease. The approach enhances predictive confidence in target selection by demonstrating causal relevance of connectivity alterations to pathophysiological states.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Interrogates therapeutic hypotheses by testing whether regions with abnormal resting-state connectivity exhibit causal hyperexcitability via TMS-EEG perturbation.
- Operational Value: Enables biological de-risking of targets by establishing whether connectivity changes correlate with measurable electrophysiological dysfunction in disease-relevant systems.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems with quantified TMS-evoked EEG responses as a standardized assay for screening compounds that modulate cortical excitability.
- Operational Value: Supports assay reproducibility through MRI-guided targeting and ICA-based artifact removal, enabling reliable longitudinal or cross-condition comparisons.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Demonstrates disease relevance by showing that abnormal TMS-evoked activity co-localizes with seizure-onset zones, supporting continuity from connectivity biomarkers to pathophysiological circuits.
- Operational Value: Facilitates risk-adjusted advancement decisions by providing a translatable readout of circuit hyperexcitability that can be monitored across discovery to preclinical stages.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into the discovery continuum by first identifying aberrant networks via rs-fcMRI, then probing their causal excitability using TMS-EEG, and finally validating target engagement through normalization of abnormal late components in evoked potentials.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by determining whether functionally connected regions exhibit pathogenic hyperexcitability, clarifying network-level mechanisms in epilepsy models.
- Screening: Enables assay readiness through standardized TMS pulse application and ERP quantification, allowing assessment of compound effects on cortical reactivity.
- Analytics: Generates quantitative dependent variable measurements (e.g., latency and amplitude of late TMS-evoked potential components) that enable statistical comparison between disease and control states.
- Translational Research: Connects to preclinical continuity by demonstrating spatial colocalization of abnormal TMS-evoked activity with epileptogenic zones, supporting biomarker-aligned target validation.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable platform for probing circuit excitability across neuropsychiatric indications, not limited to single-use experimental validation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Provides predictive confidence in target validation by linking connectivity abnormalities to causal electrophysiological phenotypes, reducing mechanistic ambiguity in neuropsychiatric target selection.
- Operational Value: Ensures standardization and reproducibility through neuronavigation-guided TMS, fixed inter-pulse intervals, and multi-stage ICA artifact correction.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions by enabling early detection of circuit hyperexcitability, even when routine EEG is normal, thereby reducing late-stage biological risk in CNS programs.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization by identifying targets whose modulation normalizes pathological excitability, informing capital allocation toward mechanistically de-risked candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in neurophysiology, TMS safety protocols, EEG acquisition, and multimodal image coregistration.
- Depends on neuronavigation systems, TMS coils compatible with simultaneous EEG, and high-density EEG caps to minimize artifacts.
- Necessitates cross-team standardization between imaging, stimulation, and electrophysiology teams to ensure consistent target selection and data interpretation.
- Involves adaptation considerations when applying to different model systems, as head size, coil positioning, and ICA parameters may require optimization across species or strain.
- Includes practical limitations such as susceptibility to movement artifacts, inter-individual variability in skull conductivity, and the need for careful subject screening to exclude contraindications to TMS.
