La risonanza magnetica di connettività funzionale in stato di riposo ha identificato anomalie in pazienti con un'ampia gamma di disturbi neuropsichiatrici, inclusa l'epilessia dovuta a malformazioni dello sviluppo corticale. La stimolazione magnetica transcranica in combinazione con l'EEG può dimostrare che i pazienti con epilessia hanno ipereccitabilità corticale nelle regioni con connettività anormale.
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Articolo metodologico
Un multimodale Imaging- e stimolazione a base di metodo di valutazione relativi alla connettività del cervello eccitabilità pazienti con epilessia
In questo articolo
Sommario
Abstract
La risonanza magnetica per la connettività funzionale allo stato di riposo (rs-fcMRI) è una tecnica che identifica la connettività tra diverse regioni del cervello in base alle correlazioni nel tempo nel segnale dipendente dal livello di ossigenazione del sangue. La rs-fcMRI è stata ampiamente applicata per identificare anomalie nella connettività cerebrale in diverse malattie neurologiche e psichiatriche. Tuttavia, la relazione tra le anomalie della connettività rs-fcMRI, l'elettrofisiologia cerebrale e lo stato della malattia è sconosciuta, in parte perché il significato causale delle alterazioni della connettività funzionale nella fisiopatologia della malattia non è stato stabilito. La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è una tecnica che utilizza l'induzione elettromagnetica per produrre in modo non invasivo cambiamenti focali nell'attività corticale. Se combinata con l'elettroencefalografia (EEG), la TMS può essere utilizzata per valutare la risposta del cervello alle perturbazioni esterne. Qui forniamo un protocollo per combinare rs-fcMRI, TMS ed EEG per valutare il significato fisiologico delle alterazioni della connettività funzionale nei pazienti con malattia neuropsichiatrica. Forniamo risultati rappresentativi di uno studio precedentemente pubblicato in cui la rs-fcMRI è stata utilizzata per identificare le regioni con connettività anormale nei pazienti con epilessia a causa di una malformazione dello sviluppo corticale, l'eterotopia nodulare periventricolare (EPN). La stimolazione nei pazienti con epilessia ha determinato un'attività EEG anomala evocata da TMS rispetto alla stimolazione degli stessi siti in pazienti sani di controllo abbinati, con un aumento anomalo della componente tardiva del potenziale evocato da TMS, coerente con l'ipereccitabilità corticale. Questa anomalia era specifica per le regioni con connettività funzionale anormale in stato di riposo. L'analisi della sorgente elettrica in un soggetto con convulsioni precedentemente registrate ha dimostrato che l'origine dell'attività anomala evocata dalla TMS coincideva con la zona di insorgenza delle crisi, suggerendo la presenza di un circuito epilettogeno. Questi risultati dimostrano come la rs-fcMRI, la TMS e l'EEG possano essere utilizzati insieme per identificare e comprendere il significato fisiologico della connettività cerebrale anomala nelle malattie umane.
Introduzione
La stimolazione magnetica transcranica (TMS) è un mezzo per stimolare in maniera non invasiva regioni della corteccia tramite induzione elettromagnetica. In TMS, un grande ma spazialmente ristretta flusso magnetico viene usato per indurre un campo elettrico in una zona corticale di destinazione, e quindi modulare l'attività del tessuto neurale sottostante. TMS ai risultati corteccia motoria a potenziali evocati motori che possono essere misurati perifericamente tramite elettromiografia (EMG). Quando viene applicato in coppie o triplette di impulsi, TMS può essere utilizzato per valutare l'attività di specifici intracorticali GABAergici e glutaminergic circuit....
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Protocollo
Il protocollo qui descritto è stato approvato dalla revisione schede istituzionali del Beth Israel Deaconess Medical Center e del Massachusetts Institute of Technology.
1. Fatto salvo Selection
- La selezione dei pazienti per il protocollo di ricerca.
- Identificare i pazienti con epilessia attiva (crisi entro l'anno passato) o una storia di epilessia a distanza (convulsioni precedenti, ma senza attacchi epilettici negli ultimi cinque anni, ON o OFF farmaco) e periventricolare eterotopia nodulare su imaging cerebrale strutturale.
- Escludere i pazienti senza storia di convulsioni. Escludere anche i pazienti con....
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Risultati
Riposo stato connettività funzionale fMRI può essere utilizzato per identificare le regioni della corteccia che dimostrano alta connettività funzionale con le eterotopici periventricolari noduli di materia grigia (Figura 1), e le regioni di controllo senza tale connettività. Per determinare se tale anomala connettività funzionale ha un significato fisiologico, la regione corticale con l'attività di riposo stato correlato può essere scelto come "collegati" s.......
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Discussione
Riposo stato connettività funzionale risonanza magnetica è stata usata per identificare la connettività di rete nel cervello umano, e di identificare le alterazioni di connettività che si verificano in diversi stati di malattia 26,31,32. Tuttavia, come la connettività funzionale fMRI si basa sull'identificazione correlazioni nel segnale BOLD, e come i cambiamenti di ossigenazione del sangue hanno un rapporto non banale con l'attività neurale di base, il significato causale e rilevanza fisiologica di q.......
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Dichiarazioni
MMS, SWG, CJC e BSC non hanno nulla da rivelare. APL fa parte dei comitati consultivi scientifici di Nexstim, Neuronix, Starlab Neuroscience, Neuroelectrics e Neosync ed è elencato come inventore di diversi brevetti rilasciati e in attesa di approvazione sull'integrazione in tempo reale della stimolazione magnetica transcranica (TMS) con l'elettroencefalografia (EEG) e la risonanza magnetica per immagini (MRI).
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare Emily L. Thorn, B.A., per la sua assistenza con la Sezione Stima della Sorgente dell'attività elettrica evocata. MMS è stato supportato da un premio KL2/Catalyst Medical Research Investigator Training da Harvard Catalyst/The Harvard Clinical and Translational Science Center (National Center for Research Resources and the National Center for Advancing Translational Sciences, National Institutes of Health Award KL2 TR001100). Il CJC è stato sostenuto da una sovvenzione del National Institutes of Health (5K12NS066225). L'APL è stato sostenuto in parte da sovvenzioni della Sidney R. Baer Jr. Foundation, del National Institutes of Health (....
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| MRI 3T | |||
| di connettività funzionale MRI | |||
| visualizzazione delle immagini MRI | MRICron | ||
| magnetico transcranico | Nexstim | eXimia | Può utilizzare stimolatori di altri fornitori, ad es., Magventure, Magstim |
| Sistema di neuronavigazione MRI | Nexstim | NBS v3.2.1 | Sistema alternativo di neuronavigazione MRI, es., Brainsight, |
| Localite Sistema EEG compatibile con TMS | Nexstim | Eximia | EEG Alternative: Brain Products, Synamps, ANT |
| Matlab | Mathworks | R2012b | Alternative: Software |
| Minimum Norm Estimate (MNE) | |||
| Navigatore |
Riferimenti
- 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).
- Rotenberg, A.
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Ristampe e permessi
Tag
Connettività funzionale a riposoStimolazione magnetica transcranicaRegistrazione elettroencefalograficaEccitabilità cerebrale nell'epilessiaValutazione dell'ipereccitabilità corticaleAttività EEG evocata da TMSMRI di connettività funzionaleStimolazione guidata da neuronavigazioneAnalisi delle componenti indipendentiLocalizzazione della zona di inizio delle crisi
