Un multimodale Imaging- e stimolazione a base di metodo di valutazione relativi alla connettività del cervello eccitabilità pazienti con epilessia

L'obiettivo generale di questo esperimento è valutare l'ipereccitabilità corticale regionale in pazienti con epilessia utilizzando la connettività funzionale in stato di riposo, la stimolazione magnetica transcranica guidata dalla risonanza magnetica in combinazione con la registrazione EEG simultanea. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nel campo dell'epilessia e della neurofisiologia, ad esempio se i pazienti con epilessia hanno evidenza di ipereccitabilità in regioni che si ritiene facciano parte della rete epilettogena. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può essere utilizzata per valutare le differenze nell'eccitabilità cerebrale in funzione della connettività e può essere utilizzata per valutare la reattività corticale in una varietà di diverse regioni cerebrali.

Questa tecnica ha implicazioni per la diagnosi e il trattamento dell'epilessia, poiché l'ipereccitabilità corticale può essere identificata anche quando l'EEG di routine è normale e i circuiti epilettogeni possono essere mirati terapeuticamente. A dimostrare la procedura sarà Tamara Gedankian, un'assistente di ricerca nel mio laboratorio. Prima del test, determinare le due regioni target TMS sovrapponendo la mappa di connettività funzionale di ciascun soggetto all'immagine strutturale di ciascun soggetto.

Per iniziare la sessione sperimentale, porta il soggetto nella sala prove e fallo sedere sulla sedia. Misurare la testa del soggetto e selezionare una cuffia per elettroencefalografia, o EEG, di dimensioni adeguate per consentire basse impedenze elettrodiche. Quindi, pulire accuratamente la pelle sotto ogni elettrodo utilizzando un applicatore con punta di cotone e alcol.

Aggiungere gel conduttivo a ciascun elettrodo e premere sull'elettrodo per garantire un buon contatto tra il cuoio capelluto, il gel e l'elettrodo. Per ridurre al minimo gli artefatti di carica, assicurarsi che il gel non si diffonda al di fuori del portaelettrodo. Posizionare gli elettrodi di riferimento e di terra sulla fronte e il più lontano possibile dalla bobina di stimolazione, per ridurre al minimo la possibilità che un artefatto dell'elettrodo indotto da TMS contamini l'intera registrazione.

Posizionare questi elettrodi a pochi centimetri l'uno dall'altro per ridurre al minimo il rumore di modo comune. Quindi premere il pulsante di misurazione delle impedenze sul sistema EEG. Controllare le impedenze degli elettrodi inserendo i cavi di uscita EEG nella presa di impedenza del sistema di registrazione EEG.

Assicurarsi che l'impedenza dell'elettrodo non sia superiore a cinque chilometri. Successivamente, preparare gli elettrodi per elettromiografia sulla mano controlaterale. Dare al soggetto tappi per le orecchie per ridurre al minimo il rischio di perdita dell'udito e acufene.

Quindi posizionare i rivelatori a infrarossi sulla testa del soggetto, assicurandosi che i rivelatori siano posizionati in modo da ridurre al minimo il rischio di movimento durante la sessione sperimentale. Coregistrare la testa del soggetto con le immagini MRI identificando la posizione dei marcatori anatomici anatomici esterni preselezionati sul soggetto utilizzando il puntatore incluso con l'apparecchiatura di neuronavigazione. Familiarizzare il soggetto con la stimolazione applicando un impulso altrove o applicando un impulso di stimolazione a bassa intensità sul cuoio capelluto.

Determinare la soglia motoria a riposo posizionando la corteccia motoria del soggetto sull'emisfero omolaterale ai bersagli della base di connettività funzionale. Inclinare la bobina perpendicolarmente al giro con la maniglia rivolta occipitalmente e iniziare la stimolazione a un'intensità che dovrebbe essere inferiore alla soglia. Quindi aumentare l'intensità della stimolazione in incrementi del 5% della potenza massima dello stimolatore fino a quando la TMS evoca costantemente potenziali evocati dal motore con ampiezze superiori a 50 microvolt in ogni prova.

Diminuire l'intensità della stimolazione in incrementi dell'1% di potenza massima dello stimolatore fino a quando non vengono registrate meno di cinque risposte positive su 10. Infine, impostare l'intensità del TMS sul valore desiderato. Applicare singoli impulsi di TMS a ciascuna delle regioni target utilizzando il software di neuronavigazione, con intervalli variabili tra gli impulsi per ridurre al minimo la plasticità corticale e gli effetti dell'aspettativa del soggetto.

Inizia eseguendo un ciclo iniziale di un'analisi dei componenti indipendenti, o ICA, e rimuovi uno o due componenti che rappresentano l'attivazione muscolare iniziale indotta da TMS. A tale scopo, eseguire ICA utilizzando il metodo ICA veloce con l'approccio simmetrico e la funzione di contrasto 10, utilizzando il comando illustrato di seguito. Identificare i componenti coerenti con l'artefatto TMS selezionando Strumenti, Rifiuta dati utilizzando ICA e rimuovere i componenti tramite mappa, che traccerà le mappe topografiche di tutti i componenti ICA.

Quindi fare clic sul numero di ciascun componente per tracciare i dettagli del componente. Quindi, eliminare i componenti artefatti selezionando Strumenti, Rimuovi componenti e immettendo i numeri dei componenti pertinenti nel campo Componenti da rimuovere dai dati. Nella casella di conferma che si apre, premere Traccia ERP per esaminare i potenziali correlati agli eventi, o ERP, che risultano dall'eliminazione dei componenti selezionati.

Per rivedere gli effetti di una singola prova, premere Stampa prove singole. Dopo aver esaminato l'ERP, come nelle prove singole, premere il pulsante Accetta per eliminare i componenti selezionati. Esegui un secondo ciclo di ICA e rimuovi i componenti corrispondenti ad artefatti di decadimento, battiti di ciglia, rumore muscolare e degli elettrodi.

Per fare ciò, eseguire ICA utilizzando il metodo ICA veloce con l'approccio simmetrico e la funzione di contrasto tan proprio come fatto per il primo round di ICA. Allo stesso modo, valutare le proprietà dei componenti proprio come fatto con la mappa topografica nel primo round di ICA. Quindi contrassegnare i componenti coerenti con gli artefatti residui di decadimento TMS, gli artefatti dell'ammiccamento e gli artefatti muscolari.

Inoltre, contrassegnare i componenti coerenti con il rumore del canale in base alla distribuzione spaziale e temporale. Infine, rimuovere i componenti contrassegnati, proprio come fatto nel primo round di ICA, selezionando Strumenti, Rimuovi componenti e inserendo i numeri dei componenti pertinenti nel campo Componente/i da rimuovere dai dati. La risonanza magnetica di connettività funzionale in stato di riposo viene utilizzata per identificare le regioni sulla superficie corticale con connettività alle regioni di eterotopia.

La TMS in queste regioni produce un aumento anomalo dell'attività ritardata rispetto alle regioni che non hanno una connettività anormale e rispetto agli stessi punti di vista nei controlli sani. Qui, la localizzazione della fonte dei picchi tardivi anomali nei potenziali evocati dalla TMS nei pazienti con epilessia può identificare le regioni cerebrali da cui deriva l'attività anormale. Può colocalizzarsi spazialmente con il focus convulsivo del paziente.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come utilizzare la connettività funzionale dello stato di riposo, guidato dalla risonanza magnetica, l'EEG TMS per valutare l'eccitabilità cerebrale in diverse regioni in pazienti con epilessia e altri disturbi neuropsichiatrici. Seguendo questa procedura, possono essere eseguiti altri metodi, come la TMS ripetitiva, per determinare se la diminuzione dell'eccitabilità corticale nelle regioni cerebrali che fanno parte della rete patogena può modificare l'attività della malattia.