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

Le but général de cette expérience est d'évaluer l'hyperexcitabilité corticale régionale chez les patients épileptiques à l'aide de la connectivité fonctionnelle en état de repos, d'une stimulation magnétique transcrânienne guidée par IRM combinée à un enregistrement simultané d'EEG. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de l'épilepsie et de la neurophysiologie, notamment à savoir si les patients épileptiques présentent des signes d'hyperexcitabilité dans des régions considérées comme faisant partie du réseau épileptogène. Le principal avantage de cette technique est qu'elle permet d'évaluer les différences d'excitabilité cérébrale en fonction de la connectivité, et qu'elle peut être utilisée pour mesurer la réactivité corticale dans diverses 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. La démonstration de la procédure sera effectuée par Tamara Gedankian, une assistante de recherche dans mon laboratoire. Avant les tests, déterminez les deux régions cibles pour la stimulation magnétique transcrânienne en superposant la carte de connectivité fonctionnelle de chaque sujet à l'image structurelle de ce même sujet.

Pour commencer la séance expérimentale, faites entrer le sujet dans la salle de test et installez-le sur une chaise. Mesurez la tête du sujet et sélectionnez un bonnet d'électroencéphalographie (EEG) de taille appropriée afin d'obtenir des impédances d'électrode faibles. Ensuite, nettoyez soigneusement la peau sous chaque électrode à l'aide d'un applicateur en coton et d'alcool.

Ajoutez du gel conducteur sur chaque électrode, puis appuyez fermement sur l'électrode afin d'assurer un bon contact entre le cuir chevelu, le gel et l'électrode. Pour minimiser les artefacts de charge, veillez à ce que le gel ne s'étende pas au-delà du support de l'électrode. Placez les électrodes de référence et de masse sur le front, et aussi loin que possible de la bobine de stimulation, afin de réduire au minimum le risque qu'un artefact induit par la TMS ne vienne contaminer l'ensemble de l'enregistrement.

Placer ces électrodes à quelques centimètres l'une de l'autre afin de minimiser le bruit en mode commun. Ensuite, appuyer sur le bouton mesurer les impédances du système EEG. Vérifier les impédances des électrodes en branchant les câbles de sortie EEG dans la prise d'impédance du système d'enregistrement EEG.

Veiller à ce que l'impédance de l'électrode ne dépasse pas cinq kiloohms. Ensuite, préparer les électrodes d'électromyographie sur la main controlatérale. Fournir des bouchons d'oreille au sujet afin de minimiser le risque de perte auditive et d'acouphènes.

Ensuite, placer les détecteurs infrarouges sur la tête du sujet en veillant à ce qu'ils soient positionnés de manière à minimiser le risque de mouvement pendant la session expérimentale. Co-registrer la tête du sujet avec les images IRM en identifiant la position des repères anatomiques fiduciaux externes pré-sélectionnés sur le sujet à l'aide du pointeur fourni avec l'équipement de neuronavigation. Habituer le sujet à 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 dans l'hémisphère ipsilatéral aux cibles basées sur la connectivité fonctionnelle. Orientez la bobine perpendiculairement au gyrus, le manche pointant vers la région occipitale, et commencez la stimulation à une intensité supposée être sous-liminale. Augmentez ensuite l'intensité de stimulation par paliers de 5 % de la sortie maximale du stimulateur jusqu'à ce que la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) évoque de manière constante des potentiels évoqués moteurs dont l'amplitude dépasse 50 microvolts lors de chaque essai.

Réduire l'intensité de la stimulation par paliers de 1 % de la sortie maximale du stimulateur jusqu'à ce que moins de cinq réponses positives sur 10 soient enregistrées. Enfin, régler l'intensité de la TMS à la valeur souhaitée. Appliquer des impulsions uniques de TMS à chacune des régions cibles à l'aide du logiciel de neuronavigation, avec des intervalles variables entre les impulsions afin de minimiser les effets de plasticité corticale et les attentes du sujet.

Commencez par effectuer un premier tour d'analyse en composantes indépendantes, ou ACD, et supprimez une à deux composantes représentant l'activation musculaire initiale induite par la TMS. Pour ce faire, exécutez l'ACD en utilisant la méthode fast ICA avec l'approche symétrique et la fonction de contraste 10, à l'aide de la commande indiquée ici. Identifiez les composantes compatibles avec l'artéfact TMS en sélectionnant Outils, Rejeter les données à l'aide de l'ACD, puis supprimez les composantes par carte, ce qui affichera des cartes topographiques de toutes les composantes de l'ACD.

Ensuite, cliquez sur le numéro de chaque composante pour tracer les détails des composantes. Puis, supprimez les composantes artéfactuelles en sélectionnant Outils, Supprimer les composantes, et en indiquant les numéros des composantes correspondantes dans le champ Composantes à supprimer des données. Dans la boîte de confirmation qui s'affiche, appuyez sur Tracer les PRÉ pour examiner les potentiels liés aux événements, ou PRÉ, résultant de la suppression des composantes sélectionnées.

Pour examiner les effets des essais individuels, appuyez sur Afficher les essais individuels. Après avoir examiné le potentiel lié à l'événement (ERP), comme dans les essais individuels, appuyez sur le bouton Accepter pour supprimer les composantes sélectionnées. Effectuez un deuxième tour d'analyse en composantes indépendantes (ICA) et retirez les composantes correspondant aux artefacts de dégradation, de clignements, d'activité musculaire et de bruit électrode.

Pour ce faire, exécutez l'ICA en utilisant la méthode fast ICA avec l'approche symétrique et la fonction de contraste tan, comme cela a été fait lors du premier tour d'ICA. De même, évaluez les propriétés des composantes comme cela a été fait avec la carte topographique lors du premier tour d'ICA. Ensuite, marquez les composantes correspondant aux artefacts résiduels de décroissance du TMS, aux artefacts de clignement et aux artefacts musculaires.

En outre, marquez les composantes cohérentes avec le bruit de canal en fonction de leur distribution spatiale et temporelle. Enfin, supprimez les composantes marquées, comme cela a été fait lors du premier tour de l'ACI, en sélectionnant Outils, Supprimer les composantes, puis en entrant les numéros des composantes correspondantes dans le champ Composantes à supprimer des données. L'IRM de connectivité fonctionnelle au repos est utilisée pour identifier, sur la surface corticale, les régions connectées aux régions d'hétérotopie.

La STS appliquée à ces régions produit une activité retardée anormalement accrue par rapport aux régions qui n'ont pas de connectivité anormale et par rapport aux mêmes sites chez des sujets témoins sains. Ici, la localisation de la source des pics tardifs anormaux dans les potentiels évoqués par STS chez les patients épileptiques peut identifier les régions cérébrales à l'origine de l'activité anormale. Elle peut présenter une colocalisation spatiale avec le foyer de saisie du patient.

Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la manière d'utiliser la connectivité fonctionnelle en état de repos, l'IRM-guidée, la TMS-EEG pour évaluer l'excitabilité cérébrale dans différentes régions chez des patients atteints d'épilepsie et d'autres troubles neuropsychiatriques. Après cette procédure, d'autres méthodes, comme la TMS répétitive, peuvent être réalisées afin de déterminer si la réduction de l'excitabilité corticale dans les régions cérébrales faisant partie du réseau pathogène peut modifier l'activité de la maladie.