Method Article

Multimodalna metoda obrazowania i stymulacji oceny pobudliwości mózgu związanej z łącznością u pacjentów z padaczką

DOI:

10.3791/53727

November 13th, 2016

In This Article

Summary

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

Rezonans magnetyczny funkcjonalnej łączności w stanie spoczynku zidentyfikował nieprawidłowości u pacjentów z szerokim zakresem zaburzeń neuropsychiatrycznych, w tym padaczką spowodowaną wadami rozwojowymi kory mózgowej. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna w połączeniu z EEG może wykazać, że pacjenci z padaczką mają nadpobudliwość kory mózgowej w regionach o nieprawidłowej łączności.

Abstract

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

Funkcjonalna łączność w stanie spoczynku MRI (rs-fcMRI) to technika, która identyfikuje połączenia między różnymi regionami mózgu na podstawie korelacji w czasie w sygnale zależnym od poziomu natlenienia krwi. rs-fcMRI jest szeroko stosowany do identyfikacji nieprawidłowości w łącznościach mózgowych w różnych chorobach neurologicznych i psychiatrycznych. Jednak związek między nieprawidłowościami łączności rs-fcMRI, elektrofizjologią mózgu i stanem choroby jest nieznany, częściowo dlatego, że nie ustalono przyczynowego znaczenia zmian w łączności funkcjonalnej w patofizjologii choroby. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to technika wykorzystująca indukcję elektromagnetyczną do nieinwazyjnego wywoływania ogniskowych zmian w aktywności kory mózgowej. W połączeniu z elektroencefalografią (EEG), TMS może być używany do oceny reakcji mózgu na zewnętrzne zakłócenia. W tym miejscu przedstawiamy protokół łączenia rs-fcMRI, TMS i EEG w celu oceny fizjologicznego znaczenia zmian w łączności funkcjonalnej u pacjentów z chorobami neuropsychiatrycznymi. Przedstawiamy reprezentatywne wyniki z wcześniej opublikowanego badania, w którym rs-fcMRI wykorzystano do identyfikacji regionów z nieprawidłową łącznością u pacjentów z padaczką spowodowaną wadą rozwojową kory mózgowej, okołokomorową heterotopią guzkową (PNH). Stymulacja u pacjentów z padaczką skutkowała nieprawidłową aktywnością EEG wywołaną przez TMS w stosunku do stymulacji tych samych miejsc u dopasowanych zdrowych pacjentów kontrolnych, z nieprawidłowym wzrostem późnego składnika potencjału wywołanego TMS, zgodnie z nadpobudliwością kory mózgowej. Ta nieprawidłowość była specyficzna dla regionów z nieprawidłową łącznością funkcjonalną w stanie spoczynku. Analiza źródła elektrycznego u osoby z wcześniej zarejestrowanymi napadami wykazała, że pochodzenie nieprawidłowej aktywności wywołanej przez TMS było współzlokalizowane ze strefą początku napadu, co sugeruje obecność obwodu padaczkowego. Wyniki te pokazują, w jaki sposób rs-fcMRI, TMS i EEG mogą być wykorzystywane razem do identyfikacji i zrozumienia fizjologicznego znaczenia nieprawidłowych połączeń mózgowych w chorobach człowieka.

Introduction

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

Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS) to sposób na nieinwazyjną stymulację obszarów kory mózgowej za pomocą indukcji elektromagnetycznej. W TMS duży, ale ograniczony przestrzennie strumień magnetyczny jest używany do indukowania pola elektrycznego w docelowym obszarze kory mózgowej, a tym samym modulowania aktywności leżącej pod spodem tkanki nerwowej. TMS do kory ruchowej powoduje powstanie motorycznych potencjałów wywołanych, które można zmierzyć obwodowo za pomocą elektromiografii (EMG). Stosowany w parach lub trójkach impulsów, TMS może być stosowany do oceny aktywności specyficznych wewnątrzkorowych obwodów GABA-ergicznych i glutaminergicznych1-3....

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

Protocol

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

Opisany tutaj protokół został zatwierdzony przez instytucjonalne komisje rewizyjne Beth Israel Deaconess Medical Center i Massachusetts Institute of Technology.

1. Wybór tematu

  1. Selekcja pacjentów do protokołu badania.
    1. Zidentyfikuj pacjentów z aktywną padaczką (napady w ciągu ostatniego roku) lub historią padaczki zdalnej (wcześniejsze napady, ale bez napadów w ciągu ostatnich pięciu lat, zarówno na lekach, jak i poza nimi) i okołokomorową heterotopią guzkową w strukturalnym obrazowaniu mózgu.
    2. Należy wykluczyć pacjentów bez napadów padaczkowych w wywiadzie. Należy również wykluczyć pacjentów z alternatywnym....

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

Results

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

Funkcjonalna łączność w stanie spoczynku fMRI może być używana do identyfikacji obszarów kory mózgowej, które wykazują wysoką funkcjonalną łączność z heterotopowymi okołokomorowymi guzkami istoty szarej (Rysunek 1), oraz regionów kontrolnych bez takiej łączności. Aby ustalić, czy taka nieprawidłowa łączność funkcjonalna ma znaczenie fizjologiczne, obszar korowy ze skorelowaną aktywnością w stanie spoczynku można wybrać jako "połączone" miejsca docelowe dla TMS sterowanego.......

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

Discussion

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

Rezonans magnetyczny łączności funkcjonalnej w stanie spoczynku został wykorzystany do identyfikacji połączeń sieciowych w ludzkim mózgu oraz do identyfikacji zmian łączności, które występują w różnych stanach chorobowych26,31,32. Ponieważ jednak łączność funkcjonalna fMRI opiera się na identyfikacji korelacji w sygnale BOLD, a zmiany natlenienia krwi mają nietrywialny związek z podstawową aktywnością neuronalną, znaczenie przyczynowe i fizjologiczne tych wyników połączeń fMRI jest niejasne. TMS umożliwia ukie.......

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

Disclosures

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

MMS, SWG, CJC i BSC nie mają nic do ujawnienia. APL zasiada w naukowych radach doradczych Nexstim, Neuronix, Starlab Neuroscience, Neuroelectrics i Neosync, a także jest wymieniony jako wynalazca w kilku wydanych i oczekujących patentach dotyczących integracji przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (TMS) w czasie rzeczywistym z elektroencefalografią (EEG) i obrazowaniem rezonansu magnetycznego (MRI).

Acknowledgements

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

Autorzy chcieliby podziękować Emily L. Thorn, B.A., za jej pomoc w Sekcji Szacowania Źródła wywołanej aktywności elektrycznej. MMS był wspierany przez nagrodę KL2/Catalyst Medical Research Investigator Training przyznaną przez Harvard Catalyst/The Harvard Clinical and Translational Science Center (National Center for Research Resources i National Center for Advancing Translational Sciences, National Institutes of Health Award KL2 TR001100). CJC otrzymało wsparcie z grantu z National Institutes of Health (5K12NS066225). APL był częściowo wspierany przez granty z Fundacji Sidneya R. Baera Jr., National Institutes of Health (R01 HD069776, R01 NS073601, R21 MH099196, R21 ....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
MRI 3T
do łączności funkcjonalnej MRI
przeglądania obrazów MRIMRICron
Przezczaszkowy stymulator magnetycznyNexstimeXimiaMoże korzystać ze stymulatorów innych dostawców, np. , Magventure, Magstim
System neuronawigacji MRINexstimNBS v3.2.1Alternatywny system neuronawigacji MRI, np. , Brainsight,
system EEG kompatybilny z Localite TMSNexstimEximia EEGAlternatywy: Produkty dla mózgu, Synampy, ANT
MatlabMathworksR2012bAlternatywy: Oprogramowanie
Minimum Norm Estimate (MNE)
Darmowy Surfer
Skaner Oprogramowanie Oprogramowanie do Octave EEGLab

References

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