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A ressonância magnética de conectividade funcional em estado de repouso (rs-fcMRI) é uma técnica que identifica a conectividade entre diferentes regiões do cérebro com base em correlações ao longo do tempo no sinal dependente do nível de oxigenação do sangue. rs-fcMRI tem sido aplicado extensivamente para identificar anormalidades na conectividade cerebral em diferentes doenças neurológicas e psiquiátricas. No entanto, a relação entre as anormalidades da conectividade rs-fcMRI, a eletrofisiologia cerebral e o estado da doença é desconhecida, em parte porque o significado causal das alterações na conectividade funcional na fisiopatologia da doença não foi estabelecido. A Estimulação Magnética Transcraniana (EMT) é uma técnica que usa indução eletromagnética para produzir de forma não invasiva mudanças focais na atividade cortical. Quando combinado com eletroencefalografia (EEG), o TMS pode ser usado para avaliar a resposta do cérebro a perturbações externas. Aqui, fornecemos um protocolo para combinar rs-fcMRI, TMS e EEG para avaliar o significado fisiológico das alterações na conectividade funcional em pacientes com doença neuropsiquiátrica. Fornecemos resultados representativos de um estudo publicado anteriormente no qual rs-fcMRI foi usado para identificar regiões com conectividade anormal em pacientes com epilepsia devido a uma malformação do desenvolvimento cortical, heterotopia nodular periventricular (HPN). A estimulação em pacientes com epilepsia resultou em atividade anormal de EEG evocada por EMT em relação à estimulação dos mesmos locais em pacientes de controle saudáveis pareados, com um aumento anormal no componente tardio do potencial evocado por EMT, consistente com hiperexcitabilidade cortical. Essa anormalidade foi específica para regiões com conectividade funcional anormal em estado de repouso. A análise da fonte elétrica em um indivíduo com convulsões previamente registradas demonstrou que a origem da atividade anormal evocada por EMT co-localizava com a zona de início da convulsão, sugerindo a presença de um circuito epileptogênico. Esses resultados demonstram como rs-fcMRI, TMS e EEG podem ser utilizados juntos para identificar e compreender o significado fisiológico da conectividade cerebral anormal em doenças humanas.