Un método multimodal Imaging- y basados ​​en la estimulación de evaluar relacionados con la conectividad cerebral excitabilidad en pacientes con epilepsia

El objetivo general de este experimento es evaluar la hiperexcitabilidad cortical regional en pacientes con epilepsia utilizando conectividad funcional en estado de reposo, estimulación magnética transcraneal guiada por resonancia magnética en combinación con registro simultáneo de EEG. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo de la epilepsia y la neurofisiología, como si los pacientes con epilepsia tienen evidencia de hiperexcitabilidad en regiones que se cree que forman parte de la red epileptógena. La principal ventaja de esta técnica es que se puede utilizar para evaluar las diferencias en la excitabilidad cerebral en función de la conectividad y se puede utilizar para evaluar la reactividad cortical en una variedad de regiones cerebrales diferentes.

Esta técnica tiene implicaciones para el diagnóstico y tratamiento de la epilepsia, ya que la hiperexcitabilidad cortical se puede identificar incluso cuando el EEG de rutina es normal, y los circuitos epileptogénicos se pueden dirigir terapéuticamente. La demostradora del procedimiento estará a cargo de Tamara Gedankian, asistente de investigación en mi laboratorio. Antes de la prueba, determine las dos regiones objetivo de TMS superponiendo el mapa de conectividad funcional de cada sujeto en la imagen estructural de cada sujeto.

Para comenzar la sesión experimental, lleve al sujeto a la sala de pruebas y pídale que se siente en la silla. Mida la cabeza del sujeto y seleccione un gorro de electroencefalografía, o EEG, del tamaño adecuado para permitir impedancias de electrodo bajas. A continuación, limpie a fondo la piel debajo de cada electrodo con un aplicador de punta de algodón y alcohol.

Agregue gel conductor a cada electrodo y presione el electrodo para asegurar un buen contacto entre el cuero cabelludo, el gel y el electrodo. Para minimizar los artefactos de carga, asegúrese de que el gel no se extienda fuera del soporte del electrodo. Coloque los electrodos de referencia y de tierra en la frente, y lo más lejos posible de la bobina de estimulación, para minimizar la posibilidad de que un artefacto de electrodo inducido por TMS contamine todo el registro.

Coloque estos electrodos a unos pocos centímetros de distancia entre sí para minimizar el ruido de modo común. Luego presione el botón de medición de impedancias en el sistema de EEG. Verifique las impedancias de los electrodos conectando los cables de salida de EEG a la toma de impedancia del sistema de registro de EEG.

Asegúrese de que la impedancia del electrodo no supere los cinco kilómetros. A continuación, prepare los electrodos de electromiografía en la mano contralateral. Dele al sujeto tapones para los oídos para minimizar el riesgo de pérdida auditiva y tinnitus.

A continuación, coloque los detectores de infrarrojos en la cabeza del sujeto, asegurándose de que los detectores estén colocados de forma que se minimice el riesgo de movimiento durante la sesión experimental. Correlacione el registro de la cabeza del sujeto con las imágenes de resonancia magnética identificando la ubicación de los marcadores anatómicos externos preseleccionados en el sujeto utilizando el puntero que se incluye con el equipo de neuronavegación. Familiarice al sujeto con la estimulación aplicando un pulso en otro lugar o aplicando un pulso de estimulación de baja intensidad en el cuero cabelludo.

Determine el umbral motor en reposo ubicando la corteza motora del sujeto en el hemisferio ipsilateral a los objetivos de la base de conectividad funcional. Incline la bobina perpendicular a la circunvolución con el mango apuntando occipitalmente y comience la estimulación a una intensidad que se espera que esté por debajo del umbral. A continuación, aumente la intensidad de la estimulación en pasos de 5% de la salida máxima del estimulador hasta que la EMT evoque constantemente potenciales evocados por el motor con amplitudes superiores a 50 microvoltios en cada ensayo.

Disminuya la intensidad de la estimulación en pasos del 1% de la salida máxima del estimulador hasta que se registren menos de cinco respuestas positivas de 10. Finalmente, ajuste la intensidad del TMS al valor deseado. Aplique pulsos individuales de TMS a cada una de las regiones objetivo utilizando el software de neuronavegación, con intervalos variables entre pulsos para minimizar la plasticidad cortical y los efectos de expectativa del sujeto.

Comience realizando una ronda inicial de un Análisis de Componentes Independientes, o ICA, y elimine uno o dos componentes que representan la gran activación muscular inicial inducida por TMS. Para hacer esto, ejecute ICA usando el método ICA rápido con el enfoque simétrico y la función de contraste 10, usando el comando que se muestra aquí. Identifique los componentes coherentes con el artefacto TMS seleccionando Herramientas, Rechazar datos mediante ICA y Eliminar componentes por mapa, lo que trazará mapas topográficos de todos los componentes ICA.

A continuación, haga clic en el número de cada componente para trazar los detalles del componente. A continuación, elimine los componentes artifactuales seleccionando Herramientas, Eliminar componentes e introduciendo los números de componente relevantes en el campo Componente(s) para eliminar de los datos. En el cuadro de confirmación que aparece, presione Trazar ERP para revisar los potenciales relacionados con eventos, o ERP, que resultan de la eliminación de los componentes seleccionados.

Para revisar los efectos de un solo ensayo, pulse Trazar ensayos individuales. Después de revisar el ERP, como en las pruebas individuales, presione el botón Aceptar para eliminar los componentes seleccionados. Realice una segunda ronda de ICA y elimine los componentes correspondientes a los artefactos de descomposición, parpadeos, ruido muscular y de electrodos.

Para hacer esto, ejecute ICA usando el método ICA rápido con el enfoque simétrico y la función de contraste bronceado tal como se hizo para la primera ronda de ICA. Del mismo modo, evalúe las propiedades de los componentes tal como se hizo con el mapa topográfico en la primera ronda de ICA. A continuación, marque los componentes que coincidan con los artefactos de desintegración residuales de TMS, los artefactos de parpadeo y los artefactos musculares.

Además, marque los componentes coherentes con el ruido del canal en función de la distribución espacial y temporal. Por último, elimine los componentes marcados, tal como se hizo en la primera ronda de ICA, seleccionando Herramientas, Eliminar componentes e introduciendo los números de componente relevantes en el campo de Componentes(s) para eliminar de los datos. La resonancia magnética de conectividad funcional en estado de reposo se utiliza para identificar regiones de la superficie cortical con conectividad con las regiones de heterotopía.

La TMS en estas regiones produce un aumento anormal de la actividad retardada en relación con las regiones que no tienen una conectividad anormal y en relación con las mismas vistas en controles sanos. Aquí, la localización de la fuente de los picos tardíos anormales en los potenciales evocados por TMS en pacientes con epilepsia puede identificar regiones cerebrales de las que surge la actividad anormal. Puede colocalizarse espacialmente con el foco convulsivo del paciente.

Después de ver este video, debe tener una buena comprensión de cómo usar la conectividad funcional en estado de reposo, el EEG TMS guiado por resonancia magnética para evaluar la excitabilidad cerebral en diferentes regiones en pacientes con epilepsia y otros trastornos neuropsiquiátricos. Después de este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como la EMT repetitiva, para determinar si la disminución de la excitabilidad cortical en las regiones cerebrales que forman parte de la red patógena puede modificar la actividad de la enfermedad.