Method Article

מולטימודליות Imaging- מבוסס גירוי אופן הערכת קישוריות הקשורות מוח רגיש בחולים עם אפילפסיה

DOI:

10.3791/53727

⸱

November 13th, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, Harvard Medical School, 2Department of Neurology, Beth Israel Deaconess Medical Center, 3Berenson-Allen Center for Noninvasive Brain Stimulation, Beth Israel Deaconess Medical Center, 4Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology, 5Department of Neurology, Massachusetts General Hospital

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MRI במצב מנוחה זיהה חריגות בחולים עם מגוון רחב של הפרעות נוירו-פסיכיאטריות, כולל אפילפסיה עקב מומים בהתפתחות קליפת המוח. גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי בשילוב עם EEG יכול להוכיח שלחולים עם אפילפסיה יש ריגוש יתר בקליפת המוח באזורים עם קישוריות לא תקינה.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

קישוריות תפקודית במצב מנוחה MRI (rs-fcMRI) היא טכניקה המזהה קישוריות בין אזורים שונים במוח על סמך מתאמים לאורך זמן באות התלוי ברמת החמצון בדם. rs-fcMRI יושם באופן נרחב לזיהוי חריגות בקישוריות המוח במחלות נוירולוגיות ופסיכיאטריות שונות. עם זאת, הקשר בין הפרעות בקישוריות rs-fcMRI, אלקטרופיזיולוגיה של המוח ומצב המחלה אינו ידוע, בין השאר מכיוון שהמשמעות הסיבתית של שינויים בקישוריות תפקודית בפתופיזיולוגיה של המחלה לא הוכחה. גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) היא טכניקה המשתמשת באינדוקציה אלקטרומגנטית כדי לייצר שינויים מוקדיים בפעילות קליפת המוח באופן לא פולשני. בשילוב עם אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG), ניתן להשתמש ב-TMS כדי להעריך את תגובת המוח להפרעות חיצוניות. כאן אנו מספקים פרוטוקול לשילוב rs-fcMRI, TMS ו-EEG כדי להעריך את המשמעות הפיזיולוגית של שינויים בקישוריות התפקודית בחולים עם מחלה נוירו-פסיכיאטרית. אנו מספקים תוצאות מייצגות ממחקר שפורסם בעבר בו נעשה שימוש ב-rs-fcMRI לזיהוי אזורים עם קישוריות חריגה בחולים עם אפילפסיה עקב מום בהתפתחות קליפת המוח, הטרוטופיה נודולרית סביב החדר (PNH). גירוי בחולים עם אפילפסיה הביא לפעילות EEG לא תקינה המעוררת TMS ביחס לגירוי של אותם אתרים בחולי ביקורת בריאים תואמים, עם עלייה חריגה במרכיב המאוחר של הפוטנציאל המעורר TMS, העולה בקנה אחד עם ריגוש יתר בקליפת המוח. חריגה זו הייתה ספציפית לאזורים עם קישוריות תפקודית חריגה במצב מנוחה. ניתוח מקור חשמלי בנבדק עם התקפים שתועדו בעבר הראה כי מקור הפעילות החריגה המעוררת TMS ממוקם במקביל לאזור תחילת ההתקף, מה שמרמז על נוכחות של מעגל אפילפטוגני. תוצאות אלה מדגימות כיצד ניתן להשתמש ב-rs-fcMRI, TMS ו-EEG יחד כדי לזהות ולהבין את המשמעות הפיזיולוגית של קישוריות מוחית לא תקינה במחלות אנושיות.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

גירוי מגנטי Transcranial (TMS) הוא אמצעי גירוי אזורים של הקורטקס פולשנית באמצעות השראה אלקטרומגנטית. ב TMS, שטף מגנטי גדול אבל מרחבית מוגבלת משמש לגרום שדה חשמלי באזור היעד קליפת המוח, ובכך להשפיע על פעילותם של הרקמה העצבית הבסיסית. TMS לתוצאות הקורטקס המוטורי במנוע פוטנציאלים שניתן למדוד שולי באמצעות אלקטרומיוגרפיה (EMG). כאשר מוחל בזוגות או שלישי של קטניות, TMS יכול לשמש כדי להעריך את הפעילות של מעגלי GABAergic ו glutaminergic intracortical הספציפיים 1-3, ובכך להעריך את מאזן עירור ועיכוב in vivo בחולים אנושיים. באפילפסיה במיוחד, מחקרי TMS הראו כי לרגשנות יתר בקליפת המוח קיימת בחולים עם אפילפסיה 4,5,

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הפרוטוקול המתואר כאן אושר על ידי מועצות הסקירה המוסדיות של המרכז הרפואי "בית ישראל והמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס.

בחירת נושא 1.

  1. בחירת החולים עבור פרוטוקול המחקר.
    1. לזהות חולים עם אפילפסיה פעילה (התקפים במהלך השנה האחרונה) או היסטוריה של אפילפסיה מרחוק (התקפים לפני, אך ללא התקפים משני בחמש השנים האחרונות או את הטיפול התרופתי) ו הטרוטופיה קשרי periventricular על הדמיה מוחית מבנית.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Resting-מדינת קישוריות תפקודית fMRI יכול לשמש כדי לזהות אזורים של הקורטקס הממחישים קישוריות תפקודית גבוהה עם גושי חומר האפורים periventricular heterotopic (איור 1), ואזורי שליטה ללא קישוריות כאלה. כדי לקבוע אם קישוריות תפקודית חריגה כזו יש משמעות פיזיולוגית, באזור של קליפת המוח עם פעילות מנוחת מדינות בקורלציה יכול להיבחר באתרי היעד "המחוברים" עבור neuronavigated TMS, ותוצאות EEG עוררו לעומת פוטנציאלי EEG המיוצרים על ידי גירוי של פק.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Resting-המדינה MRI קישוריות תפקודית נעשה שימוש כדי לזהות קישוריות רשת במוח האנושי, וכדי לזהות שינויים של קישוריות המתרחשים מצבי מחלה שונים 26,31,32. עם זאת, כמו קישוריות תפקודית fMRI מבוססת על זיהוי מתאמים את אות BOLD, וכפי שינויי חמצון דם יש מערכת יחסים לא טריוויאלית עם פעילות עצבית בסיסית, את משקל ואת הרלוונטיות פיזיולוגית של ממצאי קישוריות fMRI אלה אינו ברור. TMS מאפשר במרחב ובזמן מניפולציות ממוקדות של פעילות המוח באזורים קורטיקליים ספציפיים; בשילוב עם EEG, TMS יכול .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ל-MMS, SWG, CJC ו-BSC אין מה לחשוף. APL מכהנת בוועדות המייעצות המדעיות של Nexstim, Neuronix, Starlab Neuroscience, Neuroelectrics ו-Neosync, והיא רשומה כממציאה במספר פטנטים שהונפקו וממתינים על אינטגרציה בזמן אמת של גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי (TMS) עם אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) והדמיית תהודה מגנטית (MRI).

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים רוצים להודות לאמילי ל. ת'ורן, B.A., על עזרתה בהערכת המקור של מדור הפעילות החשמלית המעוררת. MMS נתמך על ידי פרס הכשרת חוקרים למחקר רפואי KL2/Catalyst מ-Harvard Catalyst/המרכז למדע קליני ותרגומי של הרווארד (המרכז הלאומי למשאבי מחקר והמרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום, פרס המכונים הלאומיים לבריאות KL2 TR001100). CJC נתמך על ידי מענק מהמכונים הלאומיים לבריאות (5K12NS066225). APL נתמכה בחלקה על ידי מענקים מקרן סידני ר. בר ג'וניור, המכונים הלאומיים לבריאות (R01 HD069776, R01 NS073601, R21 MH099196, R21 NS082870, R21 NS085491, R21 HD07616), ו-Harvard Catalyst/The Harvard Clinical and Translational Science Center (NCRR and the NCATS, NIH UL1 RR025758). BSC נתמך על ידי ה....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3T MRI סורק
MRI תוכנת
MRI תוכנת צפייה בתמונה MRI ממריץ
מגנטי טרנסגולגולתיNexstimeXimia Stimulatorיכול להשתמש בממריצים מספקים אחרים, למשל , Magventure, Magstim
MRI מערכת ניווט עצביNexstimNBS v3.2.1מערכת ניווט עצבית MRI חלופית, למשל , Brainsight,
מערכת EEG תואמת Localite TMSNexstimEximia EEGחלופות: מוצרי מוח, Synamps, ANT
MatlabMathworksR2012bחלופות: תוכנת
Minimum Norm Estimate (MNE)
FreeSurfer
קישוריות פונקציונלית Octave EEGLab

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Florian, J., Müller-Dahlhaus, M., Liu, Y., Ziemann, U. Inhibitory circuits and the nature of their interactions in the human motor cortex a pharmacological TMS study. J. Physiol. 586 (2), 495-514 (2008).
  2. Rotenberg, A.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Resting State Functional ConnectivityTranscranial Magnetic StimulationElectroencephalography RecordingEpilepsy Brain ExcitabilityCortical Hyperexcitability AssessmentTMS Evoked EEG ActivityFunctional Connectivity MRINeuronavigation Guided StimulationIndependent Component AnalysisSeizure Onset Zone Localization

Related Articles