A Multimodal Imaging- e baseada Estimulação método de avaliação de conectividade relacionadas com o cérebro Excitabilidade em doentes com epilepsia

O objetivo geral deste experimento é avaliar a hiperexcitabilidade cortical regional em pacientes com epilepsia, utilizando conectividade funcional em repouso, estimulação magnética transcraniana guiada por ressonância magnética e registro simultâneo de EEG. Este método pode ajudar a responder perguntas fundamentais na área da epilepsia e neurofisiologia, como, por exemplo, se pacientes com epilepsia apresentam evidências de hiperexcitabilidade em regiões consideradas parte da rede epileptogênica. A principal vantagem dessa técnica é que ela pode ser usada para avaliar diferenças na excitabilidade cerebral em função da conectividade e para investigar a reatividade cortical em diversas regiões cerebrais distintas.

Essa técnica tem implicações para o diagnóstico e tratamento da epilepsia, pois a hipereexcitabilidade cortical pode ser identificada mesmo quando o EEG de rotina é normal, e circuitos epileptogênicos podem ser alvo de tratamento terapêutico. A demonstração do procedimento será feita por Tamara Gedankian, assistente de pesquisa do meu laboratório. Antes dos testes, determine as duas regiões-alvo para estimulação magnética transcraniana sobrepondo o mapa de conectividade funcional de cada sujeito à imagem estrutural de cada sujeito.

Para iniciar a sessão experimental, leve o sujeito para a sala de testes e peça que se sente na cadeira. Meça a cabeça do sujeito e selecione um capuz de eletroencefalografia, ou EEG, do tamanho apropriado para permitir baixas impedâncias dos eletrodos. Em seguida, limpe cuidadosamente a pele sob cada eletrodo utilizando um aplicador de algodão e álcool.

Adicione gel condutivo a cada eletrodo e pressione o eletrodo para garantir um bom contato entre o couro cabeludo, o gel e o eletrodo. Para minimizar artefatos de polarização, certifique-se de que o gel não se espalhe para fora do suporte do eletrodo. Posicione os eletrodos de referência e de terra na testa, e o mais distante possível da bobina de estimulação, para minimizar a possibilidade de um artefato induzido por EMT contaminar toda a gravação.

Posicione esses eletrodos a poucos centímetros um do outro para minimizar o ruído em modo comum. Em seguida, pressione o botão medir impedâncias no sistema de EEG. Verifique as impedâncias dos eletrodos conectando os cabos de saída do EEG à tomada de impedância do sistema de gravação de EEG.

Certifique-se de que a impedância do eletrodo não seja maior que cinco kilomes. Em seguida, prepare os eletrodos de eletromiografia na mão contralateral. Forneça ao sujeito protetores auriculares para minimizar o risco de perda auditiva e zumbidos.

Em seguida, posicione os detectores de infravermelho na cabeça do sujeito, garantindo que os detectores sejam colocados de forma a minimizar o risco de movimento durante a sessão experimental. Coregistre a cabeça do sujeito com as imagens de ressonância magnética identificando a localização dos marcadores fiduciais anatômicos externos previamente selecionados no sujeito, utilizando o ponteiro fornecido com o equipamento de neuronavegação. Familiarize o sujeito com a estimulação aplicando um pulso em outro local ou aplicando um pulso de estimulação de baixa intensidade no couro cabeludo.

Determine o limiar motor de repouso localizando o córtex motor do sujeito no hemisfério ipsilateral aos alvos baseados na conectividade funcional. Posicione a bobina perpendicularmente ao giro com o cabo apontando em direção occipital e inicie a estimulação em uma intensidade que se espera ser sublimiar. Em seguida, aumente a intensidade da estimulação em passos de 5% da saída máxima do estimulador até que a estimulação magnética transcraniana (TMS) evoque consistentemente potenciais motores evocados com amplitudes superiores a 50 microvolts em cada ensaio.

Diminua a intensidade da estimulação em etapas de 1% da saída máxima do estimulador até que menos de cinco respostas positivas em 10 sejam registradas. Por fim, ajuste a intensidade do TMS ao valor desejado. Aplique pulsos únicos de TMS a cada uma das regiões-alvo utilizando o software de neuronavegação, com intervalos variáveis entre os pulsos para minimizar os efeitos de plasticidade cortical e as expectativas do sujeito.

Inicie realizando uma rodada inicial de uma Análise de Componentes Independentes, ou ICA, e remova um a dois componentes que representam a ativação muscular inicial induzida pela TMS. Para fazer isso, execute a ICA utilizando o método fast ICA com a abordagem simétrica e a função de contraste 10, usando o comando mostrado aqui. Identifique componentes compatíveis com o artefato da TMS selecionando Ferramentas, Rejeitar dados usando ICA e remova componentes por mapa, o que gerará mapas topográficos de todos os componentes da ICA.

Em seguida, clique no número de cada componente para traçar os detalhes do componente. Depois, exclua os componentes artifatos selecionando Ferramentas, Remover componentes e inserindo os números dos componentes relevantes no campo Componentes a serem removidos dos dados. Na caixa de confirmação que aparecer, pressione Plotar PEAs para revisar os potenciais relacionados a eventos, ou PEAs, resultantes da exclusão dos componentes selecionados.

Para revisar os efeitos de um único ensaio, pressione Plotar ensaios individuais. Após revisar o ERP, conforme nos ensaios individuais, pressione o botão Aceitar para excluir os componentes selecionados. Realize uma segunda rodada de ICA e remova os componentes correspondentes a artefatos de decaimento, piscadas, músculos e ruído do eletrodo.

Para fazer isso, execute a AIC usando o método fast ICA com a abordagem simétrica e a função de contraste tan, da mesma forma que feito na primeira rodada de AIC. Da mesma forma, avalie as propriedades dos componentes exatamente como feito com o mapa topográfico na primeira rodada de AIC. Em seguida, marque os componentes consistentes com artefatos residuais de decaimento de TMS, artefatos de piscadas e artefatos musculares.

Além disso, marque os componentes consistentes com ruído do canal com base na distribuição espacial e temporal. Por fim, remova os componentes marcados, da mesma forma que foi feito na primeira rodada de AIC, selecionando Ferramentas, Remover componentes e inserindo os números dos componentes relevantes no campo Componentes a serem removidos dos dados. A ressonância magnética de conectividade funcional em repouso é utilizada para identificar regiões na superfície cortical com conectividade às regiões de heterotopia.

Estimulação magnética transcraniana (TMS) nessas regiões produz atividade tardia anormalmente aumentada em relação a regiões que não apresentam conectividade anormal e em relação aos mesmos locais em controles saudáveis. Aqui, a localização da fonte dos picos tardios anormais nos potenciais evocados por TMS em pacientes com epilepsia pode identificar regiões cerebrais de onde surge a atividade anormal. Pode haver colocalização espacial com o foco de crise do paciente.

Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como utilizar a conectividade funcional em repouso, TMS guiado por RNM e EEG para avaliar a excitabilidade cerebral em diferentes regiões em pacientes com epilepsia e outros transtornos neuropsiquiátricos. Após este procedimento, outros métodos, como TMS repetitivo, podem ser realizados para determinar se a redução da excitabilidade cortical em regiões cerebrais que fazem parte da rede patogênica pode modificar a atividade da doença.