Epilepsja to jedno z najczęstszych zaburzeń mózgu, charakteryzujące się chronicznie nawracającymi napadami wynikającymi z nadmiernych wyładowań elektrycznych z grup neuronów. Padaczka dotyka około 50 milionów ludzi na całym świecie, a około 40% wszystkich osób z padaczką ma trudne do opanowania napady, których nie można całkowicie opanować za pomocą terapii medycznej1. Operacja może skutkować stanem wolnym od napadów, jeśli obszary mózgu odpowiedzialne za generowanie napadów (strefa padaczkowa - EZ) zostaną zlokalizowane i chirurgicznie usunięte lub odłączone. W celu określenia anatomicznej lokalizacji EZ i jej bliskości z możliwymi obszarami elokwentnymi korowymi i podkorowymi, dostępny jest szereg nieinwazyjnych narzędzi: analiza semiologii napadów, nagrania elektroencefalograficzne wideo-skóry głowy (zapisy ictal i interjttal), testy neuropsychologiczne, magnetoencefalografia (MEG) i MRI2. Gdy dane nieinwazyjne są niewystarczające do precyzyjnego określenia lokalizacji hipotetycznego EZ, gdy istnieje podejrzenie wczesnego zajęcia elokwentnych obszarów korowych i podkorowych lub gdy istnieje możliwość wystąpienia napadów wieloogniskowych, może być wymagane przewlekłe monitorowanie inwazyjne3,4.
Metody chronicznego monitorowania inwazyjnego w celu określenia lokalizacji i granic EZ mogą obejmować siatki i paski podtwardówkowe, z elektrodami umieszczonymi na powierzchni mózgu, oraz stereo-elektroencefalografię (SEEG), gdy wiele elektrod głębokości jest umieszczanych w mózgu w sposób trójwymiarowy. Zapisy podtwardówkowe wewnątrzczaszkowe zostały po raz pierwszy zgłoszone w 1939 roku, kiedy Penfield i współpracownicy użyli zewnątrzoponowych elektrod kontaktowych u pacjenta ze starym lewym złamaniem skroniowo-ciemieniowym, którego pneumoencefalografia ujawniła rozlany zanik mózgu5 . Następnie zastosowanie siatek podtwardówkowych stało się bardziej popularne po tym, jak liczne publikacje w latach 80. wykazały ich bezpieczeństwo i skuteczność6. Metoda SEEG została opracowana i spopularyzowana we Francji przez Jeana Tailaracha i Jeana Bancauda w latach 50-tych i była najczęściej stosowana we Francji i Włoszech jako metoda z wyboru do mapowania inwazyjnego w opornej na leczenie padaczce ogniskowej7-9.
Zasada SEEG opiera się na korelacjach anatomiczno-elektroklinicznych, które za główną zasadę przyjmuje trójwymiarową przestrzenno-czasową organizację wyładowania padaczkowego w mózgu w korelacji z semiologią napadów. Strategia implantacji jest zindywidualizowana, a umieszczenie elektrod opiera się na hipotezie preimplantacyjnej, która uwzględnia pierwotną organizację aktywności padaczkowej i hipotetyczną sieć padaczkową zaangażowaną w rozprzestrzenianie się napadów. Zgodnie z kilkoma raportami europejskimi i północnoamerykańskimi, metodologia SEEG umożliwia precyzyjne zapisy głębokich struktur korowych i podkorowych, wielu nieciągłych płatów i obustronnych eksploracji, unikając jednocześnie konieczności stosowania dużych kraniotomii10-15. Następnie wykonywane są zdjęcia pooperacyjne w celu uzyskania dokładnej pozycji anatomicznej wszczepionych elektrod. Następnie rozpoczyna się okres monitorowania, w którym pacjenci pozostają w szpitalu przez okres od 1 do 4 tygodni w celu zarejestrowania aktywności międzynapadowej i ictal z wszczepionych elektrod. Ten okres monitorowania jest odpowiednim czasem do badania funkcji mózgu za pomocą analizy SEEG związanej ze zdarzeniami, ponieważ nie ma dodatkowego ryzyka, a pacjent zazwyczaj postrzega badanie naukowe jako mile widziane wytchnienie od przyziemnego okresu monitorowania. Nagrania uzyskane za pomocą elektrod wewnątrzczaszkowych są nie tylko niezbędne do lepszej oceny i opieki nad pacjentami z padaczką, ale dodatkowo zapewniają wyjątkową możliwość badania aktywności ludzkiego mózgu podczas paradygmatów behawioralnych.
Kilku badaczy już wykorzystało możliwość badania inwazyjnych nagrań od pacjentów z padaczką. Hill i wsp. opisali metodologię rejestrowania sygnałów elektrokortykograficznych (ECoG) od pacjentów w celu funkcjonalnego mapowania kory mózgowej16. Nagrania ECoG dostarczyły również informacji na temat sprzężenia języka motorycznego17. Pacjenci z wszczepionymi elektrodami głębokości wykonywali zadania nawigacyjne w celu zbadania oscylacji mózgu w pamięci, uczeniu się18 i ruchu19. Zapisy elektrod głębi wykorzystano również do badania paradygmatów o nieosiągalnej w inny sposób rozdzielczości czasowej, takich jak aktywność wywołana hipokampa20, aktywność neuronalna w sieci w trybie domyślnym21 i czasowy przebieg przetwarzania emocjonalnego22. Hudry i wsp. badali pacjentów z padaczką skroniową, u których wszczepiono elektrody SEEG do ciała migdałowatego w celu krótkotrwałego dopasowania bodźców węchowych23. Inna grupa badała proste ruchy kończyn, takie jak zgięcie ręki lub jednostronny ruch ręki lub stopy w zdrowych miejscach mózgu u pacjentów z padaczką z wszczepionym SEEG24,25.
Badania opisane powyżej to niewielka próbka bardzo zróżnicowanego zbioru odpowiedniej literatury. Istnieje nieprzezwyciężony potencjał, aby nauczyć się i zrozumieć, jak działa ludzki mózg za pomocą kombinacji zadań behawioralnych i nagrań wewnątrzczaszkowych. Chociaż istnieją inne metody osiągnięcia tego celu, zapisy wewnątrzczaszkowe mają kilka zalet, w tym wysoką rozdzielczość czasową i przestrzenną, a także dostęp do głębszych struktur. Autorzy mają na celu opisanie ogólnej metodologii rejestracji od pacjentów z elektrodami wewnątrzczaszkowymi podczas zadań behawioralnych. Istnieje jednak kilka czynników zniechęcających i utrudniających pomyślne zakończenie badań klinicznych u pacjentów otrzymujących opiekę. Zidentyfikowane i zbadane zostaną również ograniczenia, efekty mylące i znaczenie tych badań.