Une méthode Multimodal Imaging- et basée Stimulation-de l'évaluation de connectivité liés excitabilité cérébrale chez les patients atteints d'épilepsie

L’objectif global de cette expérience est d’évaluer l’hyperexcitabilité corticale régionale chez les patients atteints d’épilepsie en utilisant la connectivité fonctionnelle au repos, guidée par IRM, la stimulation magnétique transcrânienne en combinaison avec l’enregistrement simultané de l’EEG. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l’épilepsie et de la neurophysiologie, par exemple si les patients atteints d’épilepsie présentent des signes d’hyperexcitabilité dans des régions que l’on croit faire partie du réseau épileptogène. Le principal avantage de cette technique est qu’elle peut être utilisée pour évaluer les différences d’excitabilité cérébrale en fonction de la connectivité et peut être utilisée pour évaluer la réactivité corticale dans une variété de régions cérébrales différentes.

Cette technique a des implications pour le diagnostic et le traitement de l’épilepsie, car l’hyperexcitabilité corticale peut être identifiée même lorsque l’EEG de routine est normal, et les circuits épileptogènes peuvent être ciblés à des fins thérapeutiques. Tamara Gedankian, assistante de recherche dans mon laboratoire, fera la démonstration de la procédure. Avant le test, déterminez les deux régions cibles du TMS en superposant la carte de connectivité fonctionnelle de chaque sujet à l’image structurelle de chaque sujet.

Pour commencer la session expérimentale, amenez le sujet dans la salle de test et faites-le asseoir sur la chaise. Mesurez la tête du sujet et sélectionnez un capuchon d’électroencéphalographie, ou EEG, de taille appropriée pour permettre de faibles impédances d’électrode. Ensuite, nettoyez soigneusement la peau sous chaque électrode à l’aide d’un applicateur à embout de coton et d’alcool.

Ajoutez du gel conducteur à chaque électrode et appuyez sur l’électrode pour assurer un bon contact entre le cuir chevelu, le gel et l’électrode. Pour minimiser les artefacts de charge, assurez-vous que le gel ne se répand pas à l’extérieur du porte-électrode. Placez les électrodes de référence et de masse sur le front, et aussi loin que possible de la bobine de stimulation, afin de minimiser la possibilité qu’un artefact d’électrode induit par la TMS contamine l’ensemble de l’enregistrement.

Placez ces électrodes à quelques centimètres l’une de l’autre pour minimiser le bruit en mode commun. Appuyez ensuite sur le bouton de mesure des impédances du système EEG. Vérifiez les impédances des électrodes en branchant les câbles de sortie EEG dans la prise d’impédance du système d’enregistrement EEG.

Assurez-vous que l’impédance de l’électrode n’est pas supérieure à cinq kilomes. Ensuite, préparez les électrodes d’électromyographie sur la main controlatérale. Donnez au sujet des bouchons d’oreille pour minimiser le risque de perte auditive et d’acouphènes.

Placez ensuite les détecteurs infrarouges sur la tête du sujet, en veillant à ce que les détecteurs soient placés de manière à minimiser le risque de mouvement pendant la session expérimentale. Co-enregistrez la tête du sujet avec les images IRM en identifiant l’emplacement des marqueurs repères anatomiques externes présélectionnés sur le sujet à l’aide du pointeur inclus avec l’équipement de neuronavigation. Familiarisez le sujet avec la stimulation en appliquant une impulsion ailleurs ou en appliquant une impulsion de stimulation de faible intensité sur le cuir chevelu.

Déterminez le seuil moteur au repos en localisant le cortex moteur du sujet sur l’hémisphère ipsilatéral aux cibles de base de connectivité fonctionnelle. Inclinez la bobine perpendiculairement au gyrus avec la poignée pointant vers l’occipit, et commencez la stimulation à une intensité qui devrait être inférieure au seuil. Augmentez ensuite l’intensité de la stimulation par paliers de 5 % jusqu’à ce que la TMS évoque de manière cohérente des potentiels évoqués par moteur avec des amplitudes supérieures à 50 microvolts dans chaque essai.

Diminuez l’intensité de la stimulation par pas de 1 % de puissance maximale du stimulateur jusqu’à ce que moins de cinq réponses positives sur 10 soient enregistrées. Enfin, réglez l’intensité du TMS sur la valeur souhaitée. Appliquez des impulsions uniques de TMS à chacune des régions cibles à l’aide du logiciel de neuronavigation, avec des intervalles variables entre les impulsions pour minimiser la plasticité corticale et les effets d’attente du sujet.

Commencez par effectuer une première série d’une analyse en composants indépendants, ou ICA, et retirez le ou les deux composants représentant la grande activation musculaire initiale induite par la TMS. Pour ce faire, exécutez ICA à l’aide de la méthode ICA rapide avec l’approche symétrique et la fonction de contraste 10, à l’aide de la commande illustrée ici. Identifiez les composants compatibles avec l’artefact TMS en sélectionnant Outils, Rejeter les données à l’aide de l’ICA et Supprimer les composants par carte, ce qui tracera les cartes topographiques de tous les composants de l’ICA.

Cliquez ensuite sur le numéro de chaque composant pour tracer les détails du composant. Ensuite, supprimez les composants artéfactuels en sélectionnant Outils, Supprimer les composants, puis en saisissant les numéros de composant appropriés dans le champ Composant(s) à supprimer des données. Dans la boîte de confirmation qui s’affiche, appuyez sur Tracer les ERP pour examiner les potentiels liés aux événements, ou ERP, qui résultent de la suppression des composants sélectionnés.

Pour examiner les effets d’un seul essai, appuyez sur Tracer des essais uniques. Après avoir examiné l’ERP, comme dans les essais uniques, appuyez sur le bouton Accepter pour supprimer les composants sélectionnés. Effectuez une deuxième série d’ICA et retirez les composants correspondant aux artefacts de désintégration, de clignements, de muscle et de bruit d’électrode.

Pour ce faire, exécutez ICA en utilisant la méthode ICA rapide avec l’approche symétrique et la fonction de contraste beige, comme cela a été fait pour le premier tour d’ICA. De même, évaluez les propriétés des composants comme vous l’avez fait avec la carte topographique lors du premier tour de l’ICA. Marquez ensuite les composants compatibles avec les artefacts résiduels de décroissance de TMS, les artefacts de clignement et les artefacts musculaires.

De plus, marquez les composants cohérents avec le bruit du canal en fonction de la distribution spatiale et temporelle. Enfin, supprimez les composants marqués, comme cela a été fait lors du premier tour d’ICA, en sélectionnant Outils, Supprimer les composants et en saisissant les numéros de composant appropriés dans le champ Composant(s) à supprimer des données. L’IRM est utilisée pour identifier les régions de la surface corticale avec connectivité aux régions d’hétérotopie.

La TMS dans ces régions produit une activité retardée anormalement accrue par rapport aux régions qui n’ont pas de connectivité anormale et par rapport aux mêmes images chez les témoins sains. Ici, la localisation à la source des pics tardifs anormaux des potentiels évoqués par la TMS chez les patients épileptiques peut identifier les régions cérébrales à partir desquelles l’activité anormale se produit. Il peut colocaliser spatialement avec le foyer épileptique du patient.

Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’utiliser la connectivité fonctionnelle au repos, guidée par IRM, TMS EEG pour évaluer l’excitabilité cérébrale dans différentes régions chez les patients atteints d’épilepsie et d’autres troubles neuropsychiatriques. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes, comme la TMS répétitive, peuvent être effectuées pour déterminer si la diminution de l’excitabilité corticale dans les régions du cerveau qui font partie du réseau pathogène peut modifier l’activité de la maladie.