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 mediante la conectividad funcional en estado de reposo, la estimulación magnética transcraneal guiada por MRI y la grabación simultánea 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 presentan evidencia de hiperexcitabilidad en regiones que se cree que forman parte de la red epiléptogena. La principal ventaja de esta técnica es que puede utilizarse para evaluar diferencias en la excitabilidad cerebral en función de la conectividad y 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 puede identificarse incluso cuando el EEG de rutina es normal, y los circuitos epileptógenos pueden ser objeto de tratamiento terapéutico. La realización del procedimiento será demostrada por Tamara Gedankian, una asistente de investigación en mi laboratorio. Antes de la prueba, determine las dos regiones objetivo para la estimulación magnética transcraneal superponiendo el mapa de conectividad funcional de cada sujeto sobre 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 una caperuza de electroencefalografía, o EEG, del tamaño adecuado para permitir impedancias bajas en los electrodos. A continuación, limpie cuidadosamente la piel debajo de cada electrodo utilizando un aplicador de algodón y alcohol.

Aplique gel conductor en 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 alejados posible de la bobina de estimulación, para minimizar la posibilidad de que un artefacto inducido por la estimulación magnética transcraneal contamine toda la grabación.

Coloque estos electrodos a 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 del EEG en la entrada de impedancia del sistema de grabación de EEG.

Asegúrese de que la impedancia del electrodo no sea mayor de cinco kiloohmios. A continuación, prepare los electrodos de electromiografía en la mano contralateral. Proporcione tapones para los oídos al sujeto para minimizar el riesgo de pérdida auditiva y acúfenos.

Luego coloque los detectores infrarrojos en la cabeza del sujeto, asegurándose de que los detectores se coloquen de manera que se minimice el riesgo de movimiento durante la sesión experimental. Realice la coregistración de la cabeza del sujeto con las imágenes de MRI identificando la ubicación de los marcadores fiduciales anatómicos externos previamente seleccionados en el sujeto, utilizando el puntero incluido 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 de reposo localizando la corteza motora del sujeto en el hemisferio ipsilateral a los objetivos basados en la conectividad funcional. Coloque la bobina perpendicular al giro con el mango orientado hacia la región occipital, e inicie la estimulación con una intensidad que se espera que esté por debajo del umbral. Luego aumente la intensidad de la estimulación en pasos del 5 % de la salida máxima del estimulador hasta que la estimulación magnética transcraneal evoque consistentemente potenciales motores evocados con amplitudes superiores a 50 microvoltios en cada ensayo.

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

Comience realizando una ronda inicial de un análisis de componentes independientes, o ICA, y elimine uno o dos componentes que representen la activación muscular inicial inducida por TMS. Para ello, ejecute ICA utilizando el método fast ICA con el enfoque simétrico y la función de contraste 10, usando el comando mostrado aquí. Identifique los componentes consistentes con el artefacto de TMS seleccionando Herramientas, Rechazar datos usando ICA, y elimine los componentes por mapa, lo que generará mapas topográficos de todos los componentes de ICA.

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

Para revisar los efectos de un solo ensayo, presione Graficar ensayos individuales. Después de revisar el ERP, al igual que en los ensayos individuales, presione el botón Aceptar para eliminar los componentes seleccionados. Realice una segunda ronda de ICA y elimine los componentes correspondientes a artefactos de decaimiento, parpadeos, actividad muscular y ruido del electrodo.

Para hacer esto, ejecute el ICA utilizando el método fast ICA con el enfoque simétrico y la función de contraste tan, tal como se hizo en la primera ronda del ICA. Asimismo, evalúe las propiedades de los componentes de la misma manera que se hizo con el mapa topográfico en la primera ronda del ICA. Luego, marque los componentes consistentes con artefactos residuales de decaimiento del TMS, artefactos de parpadeo y artefactos musculares.

Además, marque los componentes consistentes con ruido de canal en función de su distribución espacial y temporal. Finalmente, elimine los componentes marcados, tal como se hizo en la primera ronda de ICA, seleccionando Herramientas, Eliminar componentes, e ingresando los números de componente relevantes en el campo Componentes a eliminar de los datos. La resonancia magnética de conectividad funcional en estado de reposo se utiliza para identificar regiones en la superficie cortical con conectividad a las regiones de heterotopia.

La EMT en estas regiones produce una actividad tardía anormalmente aumentada en comparación con regiones que no presentan conectividad anormal y en comparación con los mismos sitios en controles sanos. Aquí, la localización de la fuente de los picos tardíos anormales en los potenciales evocados por EMT en pacientes con epilepsia puede identificar las regiones cerebrales de las cuales surge la actividad anormal. Puede colocalizarse espacialmente con el foco de crisis del paciente.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo utilizar la conectividad funcional en estado de reposo, la estimulación magnética transcraneal guiada por MRI y el EEG para evaluar la excitabilidad cerebral en diferentes regiones en pacientes con epilepsia y otros trastornos neuropsiquiátricos. Tras seguir este procedimiento, se pueden realizar otros métodos, como la estimulación magnética transcraneal repetitiva, para determinar si la reducción de la excitabilidad cortical en regiones cerebrales que forman parte de la red patogénica puede modificar la actividad de la enfermedad.