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.
てんかん患者の約30%は、抗てんかん薬に不応性です。これらのケースでは、手術は/制御発作を除去する唯一の選択肢です。しかし、患者のかなり少数でも発作の疑いのあるソースが正確に局在し、切除されたような場合に、術後の発作を示し続けます。ここで紹介するプロトコルは、日常的ネットワーク分析のための新規な技術と側頭葉てんかん(TLE)患者の術前評価の際に用いられる臨床手技を組み合わせたものです。この方法は、近心ネットワークパラメータの時間変化を評価することができます。周囲の水槽に卵円孔電極(FOE)の二国間の挿入は、同時に、側頭葉のいくつかの近心の領域でelectrocortical活動を記録します。また、記録された時系列に適用されるネットワークの方法論は、両方interictallyとの間に近心のネットワークの時間発展を追跡します発作。このように、提示されたプロトコルではなく、単一の領域のいくつかの近心の領域間の関係を考慮した対策を可視化し、定量化するユニークな方法を提供しています。
世界の人口の2% – てんかんの1に影響を与え無効疾患です。多くの場合、発作 – てんかんの特徴は – 完全に制御することができ、又は抗てんかん薬で廃止します。しかし、てんかんの特許の約30%は、薬物療法に難治性です。てんかんの最も一般的なタイプでは、側頭葉てんかん(TLE)1は 、幸いにも手術は患者の状態を改善するための有効な代替手段です。メタアナリシスの結果は、この割合が最も顕著なのは、いくつかの要因にわたって変化するが、薬剤耐性TLE患者のほぼ三分の二は、海馬の種類発作フリーresective手術2,3-後の最初の2〜3年であることを示しています硬化症2。成功した結果のための重要なステップは、典型的には、MESIAに位置している、いわゆるてんかん焦点の正確な局在性、発作の世代を担う皮質領域であり、側頭葉のリットルエリア。しかし、てんかん焦点が正しく手術中に同定され、切除されているような場合には、患者のかなりの少数派は、術後発作で残っているのいずれか、または発作を制御するために厳格な抗てんかん薬治療下に置かなければなりません。そのため、新たな視点はもはや孤立した地域のみに着目した注目、代わりに皮質の相互作用は今根本的な問題を構成しないで浮上しています。この「ネットワーク」アプローチはむしろ、区画構造の役割を強調するよりも、異なる領域間の神経接続に着目しコネクトームコンセプト4に接地されています。この新しいパラダイムは、グラフ理論、グラフのトポロジーと統計的性質の研究に専念数学的枠組み、その基本的な調査結果を表現するための適切なツールで発見されました。このような観点の下では、脳はリンクによって相互接続されたノードのセットとして考えられています<suP> 5-9のノードは、電極で覆われて皮質領域で表され、それらの間のリンクは、同期の程度によって与えられるようになっています。したがって、このネットワークアプローチは、侵襲的な電極記録の分析に使用されており、発作の発生および伝播の基礎をなすメカニズムの理解を促進するために新たな情報を提供しています。
日常的に世界中のほとんどのてんかんセンターで採用多くの侵襲性の神経生理学的技術の中で、卵円孔電極(FOE)が特に顕著です。手術関連の合併症10を減少開頭術を行う必要がないので、FOEは、半侵襲的な技術です。また、周囲の水槽11内FOEの位置は、嗅内皮質などの発作の発生と伝播に関与するいくつかの皮質構造から近心の活動を記録するために特に便利です。したがって、以来その使用その外観は、薬剤耐性TLE患者の術前評価に広まっています。伝統的に、この技術は、発作間欠期てんかんスパイク鋭い波の形の刺激活性を見つけるために使用され、そしてより重要なことには、正確に近心発作発症の領域を識別します。
てんかんに対する国際連盟(ILAE)から分類と用語に関する委員会から提案された新しい定義は、発作は、特定のネットワーク12内のいくつかの点で発信ことを示唆しています。また、いくつかの研究は、発作は、異常なネットワーク活動によってではなく、孤立した病理学的領域13-16によって引き起こされることが示されています。明らかに、この新しい視点は、このような複雑なネットワークの方法論などの新しい数値計算法を使用して、以前に取得した情報の再分析を必要とします。これらの分析の実用化は、臨床現場ではまだ初期ではあるが、いくつかの調査研究は、彼らが実証されています値13-17。
以下で説明するプロトコルは、日常的ネットワーク分析の新規な技術と薬剤耐性TLEてんかん患者に対して行う臨床実践の組み合わせです。この方法は、近心ネットワークパラメータの時間変化を評価することができます。周囲の水槽へのFOEの二国間の挿入が同時に頭葉のいくつかの近心の領域でelectrocortical活動を記録します。録画時系列に適用されるネットワークのアプローチは両方interictallyと発作時の近心のネットワークの時間発展を追跡します。このように、提示されたプロトコルは、いくつかの近心の領域間の関係を考慮した対策を可視化し、定量化するユニークな方法を提供しています。
伝統的に、てんかん発作のユニークな原因として、特定の領域、本質的に発作発症ゾーンの重要性を単離したゾーン指向のアプローチ、師事しました。ごく最近、皮質領域間の相互作用の重要性を強調し、真のネットワーク・アプローチは、古典的なゾーン指向の観点13-17,28よりも好まれています。しかし、ネットワークの疾患としててんかんのための証拠の現在の体はまだ非常に断片化され、さらに研究が必要です。本研究は、複雑なネットワーク・アプローチの下で、FOEのような伝統的な方法によって提供されたデータを再分析することを目的とします。ここで紹介するプロトコルは、TLE患者における半侵襲録音の複雑なネットワークとスペクトル分析を実行するステップの方法論の手順でステップを説明しています。
上述の技術の適用は、より伝統的なLOCと比較して、ネットワークアプローチの有用性を実証しましたalizedまたはゾーン志向の視点。最近の作品17,29においては、ここで説明したものと全く同じ手順を用いて、難治性TLE患者の近心接続の不均衡が明らかであることが示されました。近心接続は同側の両方で発作間欠期29と発作17,29段階で削減されます。この結果は、てんかん活動が発生した領域でのみ見ることによって予想することができませんでした。この何とか驚くべき結果はまた、fMRIの信号30,31のネットワーク理論を用いて説明しました。それはエトミデート32の薬理学的投与であるとしてまた、FOE +ネットワーク理論を組み合わせた手法の適用は、発作中およびてんかん活動のプロモーターの影響下に近心活動の等価性を示しています。
ここに記載の技術は、多くても1つのO続く短い発作間欠期録音に近心ネットワークの不均衡を検出することができますR 2時間29。このようにして、分析時間と患者の入院の大幅な低減を達成することができました。また、治療の観点から、TLE患者における既存の不均衡は、脳深部刺激で行われるような限り慢性(神経外科医によって)注入装置を用いて、「解決」され得ます。
このプロトコルで提供された情報を使用して最適な結果を得るために、いくつかの問題を事前に考慮されるべきです。彼らの誤った配置が重度の神経学的な結果および誤解を招くような記録を生み出す可能性があるため、まず、電極の注入は、経験豊富な脳神経外科医によって行われるべきです。また、さらなる分析のための適切な時期の選択は、生の脳波の神経生理学者の解釈に完全に依存しています。したがって、臨床脳波解析の経験は必須です。脳波からエクスポートされたファイルのデータ形式は、パルティに依存しますcularブランド。その結果、良好なプログラミングのスキルは異なるデータ形式にスクリプトを適応させるために必要とされます。最後に、データの信頼性を確保するために、品質管理は、結果に適用されるべきです。過大評価と偽陽性は、相関の高い数で作業するときに表示される可能性があります。このような場合には、感度を改善するための統計的方法が使用されるべきです。この点において、真の基礎となる同期の代表ではない値を廃棄する相関における閾値を確立することが重要です。したがって、このプロトコルでは、これらのノード間の相関関係の絶対値が0.5より大きい場合にiとjのみ存在すると見なされるノード間のエッジは、基準は以前17,26を用います。 0.2〜0.8の範囲内の他の閾値は、同様の結果を検証するために、以下の閾値つの閾値からの円滑な移行を確実にするために使用されるべきです。しきい値に加えて、他のmethodologieSは、ボンフェローニ補正またはサロゲートデータ試験として信頼性の高い結果を得るために使用することができます。 EEGデータを扱うときまた、脳のネットワークが非線形ダイナミクスを持つ複雑なシステムであることを心に留めておくことが重要です。従って、直線的な相関関係に加えて、他の非リニア同期策は、相互情報または位相同期33のような結果の品質を保証するために使用されるべきです。
それは部分的にこの作業で行われているように、頭皮電極からの直接接続を計算すると、いくつかのリスクを伴います。常に、体積伝導による頭皮記録して、本汚染効果の主な問題の残りの部分。この問題を克服する一つの方法は、ソース空間で作業することによって、多くの研究で採用魅力的な代替手段です。別のアプローチは、振幅効果の汚染を最小限に抑え、同期の措置の利用が求められています。位相同期を使用して(また、位相Lとしても知られていますそれはいくつかの作品34で実証されたようocking値)我々は、体積伝導の影響を最小限に抑えます。
他の侵襲的神経生理学的手法と同様に、FOEからの記録は、対照被験者から厳しく特定の研究プロトコルの使用を制限するという事実を得ることができません。 FOEの録音からのデータは、特にTLE患者におけるてんかん発作の側に定位33の間に、内側側頭葉の活動17,29,35に関する貴重な情報を提供します。侵襲的技術と比較して、FOE技術は、脳のための非外傷性であり、比較的簡単な操作を含み、その記録は、時間11の長期間にわたって高品質です。 MRIと比較すると、FOE記録はelectrocortical活動のより良い時間分解能を提供します。また、多くの可能性が、この作品で使用されているもの以外の方策を探るために存在しています。これらの事実は、いくつかの生物医学記録を分析する可能性を高めます同時に。複雑なネットワークおよびスペクトル分析と組み合わせたFOE記録のこれらの利点は、この技術の臨床診療における潜在的なアプリケーションとのてんかん研究のための強力なツールとなっています。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、研究所デサルーカルロス3世からの助成金によって賄われていた、PI10 / 00160およびPI12 / 02839を介して、部分的にフェーダーによっておよびMutuaMadrileñaからサポート。 AS-G。 MutuaMadrileñaからポスドクフェローシップの受領者です。 3DシミュレーションはBioDigitalヒトソフト(使用して作成されたwww.biodigital.com )とZygoteBodyプロフェッショナルソフトウェア(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 |