This protocol describes a procedure to track the evolution of mesial network measures in temporal lobe epilepsy (TLE) patients. It is based on the combination of intracranial recordings with a novel numerical technique for data analysis. Specifically, we present a protocol for network analyses of foramen ovale recordings.
Environ 30% des patients atteints d'épilepsie sont réfractaires aux médicaments antiépileptiques. Dans ces cas, la chirurgie est la seule alternative pour éliminer les saisies / de contrôle. Cependant, une minorité significative de patients continue de présenter des convulsions post-opératoires, même dans les cas où la source présumée de saisies a été correctement localisées et réséquées. Le protocole présenté ici combine une procédure clinique couramment utilisée au cours de l'évaluation pré-opératoire d'épilepsie du lobe temporal (ELT) patients avec une nouvelle technique pour l'analyse de réseau. Le procédé permet l'évaluation de l'évolution temporelle des paramètres du réseau mésiales. L'insertion bilatérale des électrodes foramen ovale (de FOE) dans la citerne ambiante enregistre simultanément l'activité électrocorticale dans plusieurs zones mésiales dans le lobe temporal. En outre, la méthodologie de réseau appliquée à la série chronologique enregistrée suit l'évolution temporelle des réseaux mésiales tant interictally et pendant lales saisies. De cette façon, le protocole présenté offre une façon unique de visualiser et de quantifier les mesures qui considère les relations entre plusieurs zones mésiales au lieu d'une seule région.
L'épilepsie est une maladie invalidante qui touche 1 – 2% de la population mondiale. Dans la majorité des cas, les saisies – les caractéristiques de l'épilepsie – peuvent être complètement contrôlés ou éliminés avec des médicaments anti-épileptiques. Toutefois, environ 30% des brevets d'épilepsie sont réfractaires aux traitements médicamenteux. Dans le type le plus commun de l' épilepsie, l'épilepsie du lobe temporal (ELT) 1, heureusement la chirurgie est une alternative valable pour améliorer l'état du patient. Les résultats des méta-analyses montrent que près des deux tiers des patients atteints de TLE résistantes aux médicaments sont dans les deux à trois premières années après la chirurgie d' exérèse 2,3 sans crise, bien que cette proportion varie selon plusieurs facteurs, notamment, le type de hippocampique la sclérose en plaques 2. Une étape cruciale pour le succès est la localisation précise de l'objet que l'on appelle épileptique, la zone corticale responsable de la génération de crises d'épilepsie, qui est généralement situé dans la mesial aire du lobe temporal. Cependant, même dans les cas où le foyer épileptique a été correctement identifiés et réséquées au cours de la chirurgie, une minorité significative de patients soit reste avec des crises post-opératoires ou doit être placé sous le strict traitement antiépileptique pour contrôler les crises. Par conséquent, une nouvelle perspective a émergé dans lequel l'attention est plus axée uniquement sur des zones isolées, les interactions au lieu corticales constituent maintenant la question fondamentale. Cette approche «réseau» est fondée sur le concept de connectome 4, qui met l' accent sur les connexions neuronales entre les différents domaines plutôt que de mettre en évidence le rôle des structures compartimentées. Ce nouveau paradigme a été trouvé dans la théorie des graphes, un cadre mathématique consacré à l'étude des propriétés topologiques et statistiques de graphiques, l'outil approprié pour exprimer ses conclusions fondamentales. Dans cette perspective, le cerveau est considéré comme un ensemble de noeuds interconnectés par des liaisons <sup> 5-9 tels que les noeuds sont représentés par les aires corticales couvertes par les électrodes et les liens entre eux sont donnés par le degré de synchronisation. Ainsi, cette approche de réseau a été utilisé dans l'analyse des enregistrements d'électrodes invasives et a fourni de nouvelles informations pour promouvoir la compréhension du mécanisme sous-jacent de la génération de la saisie et la propagation.
Parmi les nombreuses techniques neurophysiologiques invasives couramment employées dans la plupart des centres d'épilepsie dans le monde entier, le foramen ovale électrode (FOE) est particulièrement remarquable. FOE est une technique semi-invasive , car il n'y a pas besoin d'effectuer une craniotomie, ce qui réduit les complications liées à la chirurgie-10. En outre, l'emplacement de FOE dans la citerne ambiante 11 les rend particulièrement pratique pour enregistrer l' activité mésiale à partir de plusieurs structures corticales impliquées dans la génération et la propagation de saisie, tels que le cortex entorhinal. Par conséquent, son utilisation depuisson apparence est très répandue dans l'évaluation préopératoire des patients TLE résistantes aux médicaments. Traditionnellement, cette technique est utilisée pour localiser l'activité irritative sous la forme de pointes intercritiques épileptogènes et coupants-ondes, et plus important encore, d'identifier avec précision la zone de mésiale début des crises.
La nouvelle définition proposée de la Commission sur la classification et la terminologie de la Ligue internationale contre l' épilepsie (LICE) suggère que les saisies proviennent à un certain point au sein notamment des réseaux 12. De plus, plusieurs études ont démontré que les crises sont provoquées par une activité anormale du réseau plutôt que d'une zone pathologique isolée 13-16. De toute évidence, cette nouvelle perspective nécessite une nouvelle analyse des informations précédemment acquises à l'aide de nouvelles méthodes numériques, tels que la méthodologie de réseau complexe. Bien que l'utilisation pratique de ces analyses est encore embryonnaire dans la pratique clinique, plusieurs études ont démontré leurvaleur 13-17.
Le protocole décrit ci-dessous est la combinaison d'une pratique clinique en routine effectuée sur TLE patients épileptiques résistantes aux médicaments avec une nouvelle technique d'analyse de réseau. Le procédé permet l'évaluation de l'évolution temporelle des paramètres du réseau mésiales. L'insertion bilatérale de FOE dans la citerne ambiante enregistre simultanément l'activité électrocorticale dans plusieurs zones mésiales des lobes temporaux. Une approche de réseau appliquée à la série de temps d'enregistrement suit l'évolution temporelle des réseaux mésiales tant interictally et pendant les crises. De cette façon, le protocole présenté offre une façon unique de visualiser et de quantifier les mesures qui considère les relations entre plusieurs zones mésiales.
Traditionnellement, l'épilepsie a été étudiée dans une approche orientée vers la zone, ce qui isole l'importance des zones particulières, essentiellement la zone apparition des crises, comme la cause unique de saisies. Très récemment, une approche de réseau vraie qui souligne l'importance des interactions entre les aires corticales a été favorisée par rapport à la zone orientée-perspective classique 13-17,28. Cependant, le corps actuel de la preuve pour l'épilepsie comme une maladie de réseau est encore très fragmenté, et plus de recherche est nécessaire. Le présent travail vise à réanalyser les données fournies par les méthodes traditionnelles comme le FOE, selon l'approche de réseau complexe. Le protocole présenté ici décrit une étape par étape la procédure méthodologique pour réaliser un réseau complexe et analyse spectrale des enregistrements semi-invasives chez les patients TLE.
L'application de la technique décrite ci-dessus a démontré l'utilité de l'approche du réseau par rapport à la loc plus traditionnellelisés ou perspectives axées sur la zone. Dans des travaux récents 17,29 , il a été démontré que, en utilisant la même procédure que celle décrite ici, un déséquilibre de la connectivité mésiale chez les patients réfractaires TLE est apparente. La connectivité mésiale est réduite dans le côté ipsilatéral à la fois pendant les intercritiques 29 et 17,29 ictales étapes. Ce résultat n'a pas pu être anticipé en regardant uniquement dans les zones où l'activité épileptogène se pose. Ce résultat surprenant en quelque sorte a également été décrit en utilisant les théories du réseau sur les signaux IRMf 30,31. Par ailleurs, l'application de la technique combinée de la théorie des réseaux FOE + a démontré l'équivalence de l' activité au cours de saisies mésiale et sous l'effet d'un promoteur de l' activité épileptogène, car il est l'administration pharmacologique de 32 étomidate.
La technique décrite ici est capable de détecter le déséquilibre du réseau en mésial enregistrements courts intercritiques une durée d'au plus une or deux heures 29. De cette façon, une réduction drastique du temps d'analyse et le patient séjour à l'hôpital pourrait être atteint. En outre, du point de vue thérapeutique, le déséquilibre existant chez les patients TLE pourrait être "résolu" en utilisant chroniquement implantés (par neurochirurgiens) appareils, autant que la façon dont il est fait dans la stimulation cérébrale profonde.
Pour obtenir des résultats optimaux en utilisant les informations fournies dans ce protocole, certaines questions devraient être examinées à l'avance. Tout d'abord, l'implantation des électrodes doit être effectuée par un neurochirurgien expérimenté parce que leur placement incorrect pourrait avoir des conséquences neurologiques graves et des enregistrements trompeurs. En outre, la sélection des époques appropriées pour une analyse plus approfondie repose entièrement sur l'interprétation du neurophysiologiste de l'EEG brut; Par conséquent, l'expérience dans l'analyse de l'EEG clinique est obligatoire. Le format des données des fichiers exportés du électroencéphalographe dépend partimarque culier; par conséquent, de bonnes compétences en programmation sont nécessaires pour adapter les scripts à différents formats de données. Enfin, pour assurer la fiabilité des données, des contrôles de qualité devraient être appliquées aux résultats. Surestimation et les faux positifs sont susceptibles d'apparaître lorsque vous travaillez avec un grand nombre de corrélations. Dans de tels cas, des méthodes statistiques afin d'améliorer la sensibilité doit être utilisée. À cet égard, il est important d'établir un seuil dans les corrélations pour rejeter les valeurs qui ne sont pas représentatifs d'une véritable synchronisation sous-jacente. Ainsi, dans ce protocole, une arête entre les noeuds i et j ne sera réputée exister si la valeur absolue de la corrélation entre ces noeuds est supérieur à 0,5, un critère précédemment employé 17,26. D'autres seuils dans la gamme de 0,2 à 0,8 devraient être utilisées pour vérifier des résultats similaires et d'assurer une transition en douceur d'un seuil au seuil suivant. En plus de seuils, d'autres methodologies peut être utilisé pour obtenir des résultats fiables, telles que la correction Bonferroni ou de tests de données de substitution. En outre, lorsque l'on travaille avec des données EEG, il est important de garder à l'esprit que les réseaux du cerveau sont des systèmes complexes avec des dynamiques non-linéaires; Par conséquent, en plus de la corrélation linéaire, d' autres mesures de synchronisation non linéaires doivent être utilisées pour garantir la qualité des résultats, tels que l' information mutuelle ou une synchronisation de phase 33.
Calcul de la connectivité directe à partir d'électrodes de cuir chevelu, car il est partiellement fait dans ce travail, entraîne certains risques. Le principal problème reste dans l'effet de la contamination due au volume conduction, toujours présent avec l'enregistrement du cuir chevelu. Une façon de surmonter ce problème est de travailler sur l'espace des sources, une alternative intéressante employée par de nombreuses recherches. Une autre approche exige l'utilisation de mesures de synchronisation qui minimise la contamination des effets d'amplitude. En utilisant la synchronisation de phase (également connue sous le nom de phase Lrrouillage Value) nous minimiser l'effet du volume de conduction, comme il a été démontré dans plusieurs ouvrages 34.
Comme dans d'autres techniques neurophysiologiques invasives, les enregistrements de FOE ne peuvent pas être obtenus à partir de sujets témoins, ce qui limite considérablement l'utilisation de certains protocoles de recherche. Les données des enregistrements FOE fournissent des informations précieuses sur l' activité du lobe temporal mésial 17,29,35, en particulier pendant la latéralisation du côté épileptogène chez les patients TLE 33. Par rapport aux techniques invasives, la technique de FOE est non traumatique pour le cerveau et implique la manipulation relativement simple, et ses enregistrements sont de haute qualité sur de longues périodes de temps 11. Par rapport à l'IRM, les enregistrements FOE offrent une meilleure résolution temporelle de l'activité électrocorticale. En outre, de nombreuses possibilités existent pour explorer des mesures autres que celles qui sont utilisées dans ce travail. Ces faits augmentent également la possibilité d'analyser plusieurs enregistrements biomédicauxen même temps. Ces avantages d'enregistrements FOE combinés avec le réseau complexe et analyse spectrale font de cette technique un outil puissant pour la recherche sur l'épilepsie avec des applications potentielles dans la pratique clinique.
The authors have nothing to disclose.
Ce travail a été financé par des subventions de l'Instituto de Salud Carlos III, à travers EP10 / 00160 et PI12 / 02839, partiellement financé par le FEDER et de Mutua Madrileña. AS-G. est le bénéficiaire d'une bourse de recherche postdoctorale de Mutua Madrileña. Simulation 3D ont été créés en utilisant le logiciel BioDigital humain ( www.biodigital.com ) et le logiciel Zygote Body Professional (www.zygotebody.com)
Foramen Ovale Electrodes | AD-Tech, Racine, USA |
FO06K-SP10X-000 | Six-contact platinum |
Electroencephalograph | XLTEK, Canada | XLT-EEG32T | Natus XLTEK |
MRI machine | General Electric | ||
SPEC machine | General Electric |