Method Article

Мультимодального Imaging- и стимуляция на основе метод оценки подключения связанных с Возбудимость мозга у пациентов с эпилепсией

DOI:

10.3791/53727

⸱

November 13th, 2016

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurology, Harvard Medical School, 2Department of Neurology, Beth Israel Deaconess Medical Center, 3Berenson-Allen Center for Noninvasive Brain Stimulation, Beth Israel Deaconess Medical Center, 4Department of Brain and Cognitive Sciences, Massachusetts Institute of Technology, 5Department of Neurology, Massachusetts General Hospital

In This Article

Summary

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

МРТ функциональной связности в состоянии покоя выявила аномалии у пациентов с широким спектром нервно-психических расстройств, включая эпилепсию из-за пороков развития коры головного мозга. Транскраниальная магнитная стимуляция в сочетании с ЭЭГ может продемонстрировать, что пациенты с эпилепсией имеют корковую гипервозбудимость в областях с аномальными связями.

Abstract

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

МРТ функциональной связности в состоянии покоя (rs-fcMRI) — это метод, который определяет связь между различными областями мозга на основе корреляций с течением времени в сигнале, зависящем от уровня оксигенации крови. rs-fcMRI широко применяется для выявления аномалий в связях мозга при различных неврологических и психиатрических заболеваниях. Тем не менее, связь между аномалиями связи rs-fcMRI, электрофизиологией мозга и состоянием заболевания неизвестна, отчасти потому, что причинно-следственная связь изменений в функциональной связности в патофизиологии заболевания не установлена. Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) — это метод, который использует электромагнитную индукцию для неинвазивного вызова очаговых изменений в активности коры головного мозга. В сочетании с электроэнцефалографией (ЭЭГ) ТМС может быть использована для оценки реакции мозга на внешние возмущения. В данной работе мы предлагаем протокол комбинации рс-фкМРТ, ТМС и ЭЭГ для оценки физиологической значимости изменений в функциональной связности у пациентов с нейропсихиатрическими заболеваниями. Мы приводим репрезентативные результаты ранее опубликованного исследования, в котором rs-fcMRI использовали для выявления областей с аномальной связностью у пациентов с эпилепсией из-за порока развития коры головного мозга, перивентрикулярной узловой гетеротопии (ПНГ). Стимуляция у пациентов с эпилепсией приводила к аномальной ЭЭГ-активности, вызванной ТМС, по сравнению со стимуляцией тех же участков у здоровых пациентов контрольной группы, с аномальным увеличением позднего компонента вызванного ТМС-потенциала, что согласуется с гипервозбудимостью коры головного мозга. Эта аномалия была специфична для областей с аномальной функциональной связностью в состоянии покоя. Анализ источников электрического тока у пациента с ранее зарегистрированными судорогами показал, что происхождение аномальной активности, вызванной ТМС, локализовано с зоной начала судорог, что позволяет предположить наличие эпилептогенной цепи. Эти результаты демонстрируют, как rs-fcMRI, ТМС и ЭЭГ могут быть использованы вместе для выявления и понимания физиологического значения аномальных связей мозга при заболеваниях человека.

Introduction

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

Транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) является средством неинвазивного стимулирования областей коры с помощью электромагнитной индукции. В TMS, большой, но пространственно ограниченный магнитный поток используется для индукции электрического поля в целевой области коры, и, таким образом, модулирует активность лежащей в основе нервной ткани. ТМС к результатам коры головного мозга двигателя в двигателе вызванные потенциалы, которые могут быть измерены с помощью периферического электромиографии (ЭМГ). При применении в парах или тройками импульсов, ТМС может быть использован для оценки активности специфических интракортикальных ГАМКергических и glutaminergic схемах....

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

Protocol

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

Протокол, описанный здесь, был одобрен институциональными советами в Beth Israel Deaconess Medical Center и Массачусетского технологического института.

Выбор 1. Предмет

  1. Отбор пациентов для протокола исследования.
    1. Выявление больных с активной формой эпилепсии (припадки в течение последнего года) или истории удаленной эпилепсии (предыдущие судорог, но без каких-либо изъятий в течение последних пяти лет или выключен лекарства) и перивентрикулярной шаровидным гетеротопии на структурной визуализации головного мозга.
    2. Исключить пациентов без истории судорог. Также исключить пациентов с альтернативными возможных этио....

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

Results

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

Отдыхая состояния функциональная связность ФМРТ могут быть использованы для идентификации областей коры головного мозга , которые демонстрируют высокую функциональную связь с гетеротопных перивентрикулярных серых узелков вещества (рисунок 1), а также регуляторные области без такого подключения. Для того, чтобы определить, есть ли такая ненормальная функциональная связность физиологическое значение, корковый область с коррелированными покоя государственной деятельности мо.......

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

Discussion

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

Отдыхая состояния функциональная связность МРТ используется для идентификации подключения к сети в головном мозге человека, а также выявить изменения связности , которые происходят в различных болезненных состояниях 26,31,32. Однако, как ФМРТ функциональная связность основан на выявлении корреляции в BOLD сигнала, а также изменения оксигенации крови имеют нетривиальную связь с базовой нейронной активности, причинной значимости и физиологической значимости этих выводов подключения МРТ остается неясным. TMS поз.......

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

Disclosures

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

MMS, SWG, CJC и BSC ничего не раскрывают. APL входит в состав научно-консультативных советов Nexstim, Neuronix, Starlab Neuroscience, Neuroelectrics и Neosync, а также указан в качестве изобретателя в нескольких выданных и находящихся на рассмотрении патентах на интеграцию транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС) в режиме реального времени с электроэнцефалографией (ЭЭГ) и магнитно-резонансной томографией (МРТ).

Acknowledgements

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

Авторы хотели бы поблагодарить Эмили Л. Торн, бакалавра искусств, за ее помощь в подготовке раздела "Оценка источника вызванной электрической активности". MMS была поддержана премией KL2/Catalyst Medical Research Investigator Training от Harvard Catalyst/Гарвардского центра клинических и трансляционных наук (Национальный центр исследовательских ресурсов и Национальный центр развития трансляционных наук, премия Национальных институтов здравоохранения KL2 TR001100). CJC был поддержан грантом Национального института здравоохранения (5K12NS066225). APL была частично поддержана грантами от Фонда Сиднея Р. Баера-младшего, Национальных институтов здравоохранения (R01 HD06977....

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

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3T МРТ сканер
МРТ функциональное подключение программное обеспечение
просмотра изображений МРТ программное обеспечениеMRICron
Транскраниальный магнитный стимуляторNexstimeXimia Можетиспользовать стимуляторы других поставщиков, <например, > , Magventure, Magstim
MRI нейронавигационная системаNexstimNBS v3.2.1Альтернативная нейронавигационная система МРТ, e.g., Brainsight, Localite
TMS-совместимая система ЭЭГNexstimEximia ЭЭГАльтернативы: продукты мозга, Synamps, ANT
MatlabMathworksR2012bАльтернативы: программное
Minimum Norm Estimation (MNE)
ФриСерфер
для обеспечение Octave EEGLab

References

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