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

המטרה הכללית של ניסוי זה היא להעריך היפר-עירור קורטיקלי אזורי בחולים עם אפילפסיה, באמצעות קישוריות תפקודית במצב מנוחה, גרייה מגנטית טרנסקרניאלית (TMS) מונחית MRI, בשילוב עם הקלטת EEG סימולטנית. שיטה זו יכולה לסייע במענה לשאלות מפתח בתחומי האפילפסיה והנוירופיזיולוגיה, כגון האם אצל חולים עם אפילפסיה קיימות עדויות להיפר-עירור באזורים הנחשבים לחלק מהרשת האפילפטוגנית. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן להשתמש בה כדי להעריך הבדלים בעירור המוחי כפונקציה של הקישוריות, וכדי להעריך את התגובתיות הקורטיקלית במגוון רחב של אזורי מוח שונים.

לטכניקה זו יש השלכות על האבחנה והטיפול באפילפסיה, שכן ניתן לזהות תגובתיות-יתר קורטיקלית גם כאשר ה-EEG השגרתי תקין, וניתן לכוון טיפולים למעגלים אפיטלפטוגניים. את הפרוצדורה תדגים תמרה גדנקיאן, עוזרת מחקר במעבדתי. לפני הבדיקה, קבעו את שני אזורי היעד ל-TMS על ידי הצמדה של מפת הקישוריות התפקודית של כל נבדק על גבי התמונה המבנית של אותו נבדק.

כדי להתחיל את המפגש הניסויי, הכניסו את הנבדק לחדר הבדיקה והביאו אותו לשבת על הכיסא. מדדו את ראשו של הנבדק ובחרו כובע אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) בגודל המתאים כדי לאפשר עכבות אלקטרודות נמוכות. לאחר מכן, נקו ביסודיות את העור מתחת לכל אלקטרודה באמצעות מקלוני צמר גפן ואלכוהול.

הוסיפו ג'ל מוליך לכל אלקטרודה, והפעילו לחץ על האלקטרודה כדי להבטיח מגע טוב בין הקרקפת, הג'ל והאלקטרודה. כדי למזער ארטיפקטים של טעינה, ודאו שהג'ל אינו מתפשט מחוץ למחזיק האלקטרודה. מקמו את אלקטרודות הייחוס וההארקה על המצח, ורחוק ככל האפשר מסליל הגירוי, כדי למזער את האפשרות שארטיפקט אלקטרודה המושרה על ידי TMS יזהם את כל ההקלטה.

מקמו אלקטרודות אלו במרחק של סנטימטרים ספורים זו מזו כדי למזער רעש במצב משותף (common-mode noise). לאחר מכן, לחצו על כפתור מדידת העכבות (measure impedances) במערכת ה-EEG. בדקו את עכבות האלקטרודות על ידי חיבור כבלי הפלט של ה-EEG לשקע העכבות של מערכת הקלטת ה-EEG.

ודאו כי עכבת האלקטרודה אינה עולה על חמישה kΩ. לאחר מכן, הכינו את אלקטרודות האלקטרומיוגרפיה ביד הנגדית. תנו לנבדק אטמי אוזניים כדי לצמצם את הסיכון לאובדן שמיעה וטינטון.

לאחר מכן, מקמו את גלאי האינפרא-אדום על ראש הנבדק, תוך הבטחה כי הגלאים ממוקמים באופן שימזער את הסיכון לתזוזה במהלך המפגש הניסויי. בצעו רישום משותף (coregister) של ראש הנבדק עם תמונות ה-MRI על ידי זיהוי מיקומם של סימני הייחוס (fiducial markers) האנטומיים החיצוניים שנבחרו מראש על גופו של הנבדק, באמצעות המצביע המצורף לציוד הנוירו-ניוויה. הכירו לנבדק את תחושת הגירוי על ידי הפעלת פולס באזור אחר או על ידי הפעלת פולס גירוי בעוצמה נמוכה על קרקפת הראש.

קבעו את סף העירור המוטורי במצב מנוחה על ידי איתור קליפת המוח המוטורית של הנבדק בהמיספרה האיפסילטרלית ליעדים המבוססים על קישוריות תפקודית. הטו את הסליל בניצב לגירוס כאשר הידית פונה לכיוון העורף, והתחילו את הגירוי בעצימות הצפויה להיות תת-ספית. לאחר מכן, העלו את עצימות הגירוי במדרגות של 5% מהפלט המקסימלי של המעורר, עד ש-TMS יעורר באופן עקבי פוטנציאלים מוטוריים עם אמפליטודות הגדולות מ-50 microvolts בכל ניסוי.

הפחית את עוצמת הגירוי במדרגות של 1% מפלט הגירוי המקסימלי עד שיירשמו פחות מחמישה תגובות חיוביות מתוך 10. לבסוף, הגדר את עוצמת ה-TMS לערך הרצוי. החל פולסים בודדים של TMS לכל אחד מאזורי המטרה באמצעות תוכנת הניווט העצבי (neuronavigation), עם מרווחי זמן משתנים בין הפולסים כדי למזער פלסטיות קורטיקלית ואפקטים של ציפיות אצל הנבדק.

התחילו בביצוע סבב ראשוני של ניתוח רכיבים בלתי תלויים, או ICA, והסירו את אחד עד שני הרכיבים המייצגים את הפעלת השרירים הראשונית הגדולה המושרית על ידי TMS. כדי לעשות זאת, הריצו ICA באמצעות שיטת fast ICA בגישה סימטרית, ופונקציית ניגוד 10, באמצעות הפקודה המוצגת כאן. זהו רכיבים העקביים עם ארטיפקט ה-TMS על ידי בחירה ב-Tools, לאחר מכן ב-Reject data using ICA, והסירו רכיבים לפי מפה (remove components by map), פעולה שתציג מפות טופוגרפיות של כל רכיבי ה-ICA.

לאחר מכן, לחצו על המספר של כל רכיב כדי להציג את פרטי הרכיב. בשלב הבא, הסירו את הרכיבים המסייגים (artifactual components) על ידי בחירה ב-Tools, לאחר מכן ב-Remove components, והזנת מספרי הרכיבים הרלוונטיים בשדה Component(s)to remove from data. בתיבת האישור שמופיעה, לחצו על Plot ERPs כדי לסקור את הפוטנציאלים הקשורים לאירוע, או ERPs, שנוצרו כתוצאה מהסרת הרכיבים שנבחרו.

כדי לבחון השפעות של ניסויים בודדים, לחצו על Plot single trials. לאחר בחינת ה-ERP, בדומה לניסויים בודדים, לחצו על כפתור Accept כדי למחוק את הרכיבים שנבחרו. בצעו סבב שני של ICA והסירו רכיבים המתאימים לארטפקטים של דעיכה, מצמוצים, שרירים ורעש אלקטרודות.

כדי לבצע זאת, הרץ ICA באמצעות שיטת fast ICA עם גישה סימטרית ופונקציית ניגוד tan, בדיוק כפי שנעשה בסבב הראשון של ה-ICA. באופן דומה, העरक את תכונות הרכיבים בדיוק כפי שנעשה עם המפה הטופוגרפית בסבב הראשון של ה-ICA. לאחר מכן, סמן רכיבים התואמים לארטפקטים של דעיכת TMS שיורית, ארטפקטים של ממצמץ וארטפקטים של שרירים.

בנוסף, סמנו רכיבים העומדים במאפייני רעש של הערוץ על סמך התפלגות מרחבית וזמנית. לבסוף, הסירו את הרכיבים המסומנים, בדומה למה שנעשה בסבב הראשון של ICA, על ידי בחירה ב-Tools, לאחר מכן ב-Remove components, והזנה של מספרי הרכיבים הרלוונטיים בשדה Component(s)to remove from data. MRI של קישוריות תפקודית במצב מנוחה משמש לזיהוי אזורים על פני השטח הקורטיקליים בעלי קישוריות לאזורי ההטרוטופיה.

TMS לאזורים אלו מניבה פעילות מאוחרת מוגברת באופן חריג ביחס לאזורים שאינם בעלי קישוריות חריגה וביחס לאותם אתרים בבקרי בריאות. כאן, לוקליזציה של מקור השיאים המאוחרים החריגים בפוטנציאלים שומשרו על ידי TMS בחולים עם אפילפסיה יכולה לזהות אזורי מוח שמהם נובעת הפעילות החריגה. הדבר עשוי להיות בחפיפה מרחבית עם מוקד ההתקף של המטופל.

לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה באופן השימוש ב-TMS EEG המונחה MRI ובקישוריות תפקודית במצב מנוחה (resting-state functional connectivity) להערכת עירור מוחי באזורים שונים אצל חולים עם אפילפסיה והפרעות נוירופסיכיאטריות אחרות. בעקבות הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון TMS חוזר (repetitive TMS), כדי לקבוע האם הפחתת העירור הקורטיקלי באזורי מוח שהם חלק מהרשת הפתוגנית יכולה לשנות את הפעילות של המחלה.