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.
Aproximadamente 30% dos pacientes com epilepsia são refratários às drogas antiepilépticas. Nestes casos, a cirurgia é a única alternativa para eliminar crises / controlo. No entanto, uma significativa minoria dos pacientes continua a apresentar convulsões pós-operatório, mesmo naqueles casos em que a fonte suspeita de convulsões foi correctamente localizada e ressecados. O protocolo aqui apresentado combina um procedimento clínico rotineiramente empregada durante a avaliação pré-operatória de pacientes com epilepsia do lobo temporal (ELT) com uma nova técnica de análise de rede. O método permite a avaliação da evolução temporal dos parâmetros de rede mesial. A inserção bilateral de eletrodos de forame oval (inimigo) na cisterna ambiente grava simultaneamente actividade electrocortical em várias áreas mesial do lobo temporal. Além disso, a metodologia de rede aplicada à série tempo registrado acompanha a evolução temporal das redes mesial tanto interictally e durante oconvulsões. Desta forma, o protocolo apresentado oferece uma forma única para visualizar e quantificar as medidas que considera a relação entre várias áreas mesial, em vez de uma única área.
A epilepsia é uma doença incapacitante que afeta 1-2% da população do mundo. Na maioria dos casos, as crises – as características de epilepsia – pode ser completamente controlada ou abolida com medicamentos anti-epilépticos. No entanto, aproximadamente 30% das patentes de epilepsia são refractários a terapias de droga. No tipo mais comum de epilepsia, epilepsia do lobo temporal (TLE) 1, felizmente, a cirurgia é uma alternativa válida para melhorar a condição do paciente. Resultados de meta-análises mostram que quase dois terços dos pacientes com ELT resistentes aos medicamentos estão nos primeiros dois a três anos após a cirurgia ressectivo 2,3 livre de crises, embora esta proporção varia entre vários fatores, principalmente, do tipo de hipocampo esclerose 2. Um passo essencial para um bom resultado, é a localização precisa do assim chamado foco epiléptico, a área cortical responsável pela geração de convulsões, que está normalmente localizado no mesial área do lobo temporal. No entanto, mesmo nos casos em que o foco epiléptico foi correctamente identificados e ressecados durante a cirurgia, uma minoria significativa de pacientes ou permanece com convulsões pós-operatórias ou deve ser colocado sob estrita tratamento antiepiléptico para controlar convulsões. Portanto, uma nova perspectiva surgiu em que a atenção não é mais focada exclusivamente em áreas isoladas, as interações em vez corticais constituem agora a questão fundamental. Esta abordagem "rede" é fundamentada no conceito conectoma 4, que concentra a atenção nas conexões neurais entre áreas diferentes ao invés de destacar o papel das estruturas compartimentadas. Este novo paradigma foi encontrado em teoria dos grafos, uma estrutura matemática dedicado ao estudo das propriedades topológicas e estatísticos de gráficos, a ferramenta adequada para expressar as suas conclusões fundamentais. Sob esta perspectiva, o cérebro é considerado como um conjunto de nós interconectados por ligações <sup> 9/5 de tal modo que os nós estão representados pelas áreas corticais abrangidos pelos eléctrodos e as ligações entre eles são dadas pelo grau de sincronização. Assim, esta abordagem de rede tem sido utilizado na análise de gravações de eléctrodos invasivos e providenciou novas informações para promover a compreensão do mecanismo subjacente de geração e propagação das crises.
Entre as muitas técnicas neurofisiológicas invasivos utilizados rotineiramente na maioria dos centros de epilepsia em todo o mundo, o forame oval eletrodo (FOE) é particularmente notável. FOE é uma técnica semi-invasivo, porque não há necessidade de realizar uma craniotomia, o que reduz as complicações relacionadas com a cirurgia 10. Além disso, a localização do FOE na cisterna 11 ambiente os torna especialmente conveniente para o registo da actividade mesial de várias estruturas corticais envolvidos na geração e propagação das crises, tais como o córtex entorrinal. Portanto, sua utilização desdesua aparência é generalizada na avaliação pré-cirúrgica de pacientes com ELT resistentes aos medicamentos. Tradicionalmente, esta técnica é utilizada para localizar a actividade irritativa sob a forma de picos e epileptogênicas intercríticos-ondas agudas, e mais importante ainda, para identificar com exactidão o início da área de apreensão mesial.
A nova definição proposta da Comissão sobre Classificação e Terminologia da Liga Internacional contra a Epilepsia (ILAE) sugere que as crises se originam em algum ponto dentro de determinadas redes 12. Além disso, vários estudos têm demonstrado que as convulsões são causadas pela actividade anormal da rede, em vez de por uma área patológica isolado 13-16. Claramente, esta nova perspectiva exige reanálise de informação previamente adquiridos utilizando novos métodos numéricos, como metodologia complexa rede. Embora o uso prático dessas análises é ainda incipiente na prática clínica, vários estudos têm demonstrado a suavalor 13-17.
O protocolo abaixo descrito é a combinação de uma prática clínica rotineiramente realizados em pacientes com epilepsia TLE resistentes a drogas com uma nova técnica de análise de rede. O método permite a avaliação da evolução temporal dos parâmetros de rede mesial. A inserção bilateral da FOE na cisterna ambiente grava simultaneamente a actividade electrocortical em várias áreas mesial dos lobos temporais. A abordagem de rede aplicada à série tempo de gravação acompanha a evolução temporal das redes mesial tanto interictally e durante as convulsões. Desta forma, o protocolo apresentado oferece uma forma única para visualizar e quantificar as medidas que considera a relação entre várias áreas mesial.
Tradicionalmente, a epilepsia foi estudado sob uma abordagem orientada para a zona, que isolou a importância das áreas particulares, essencialmente a zona de início das crises, como a causa única de convulsões. Muito recentemente, uma abordagem de rede verdade que enfatiza a importância das interações entre as áreas corticais tem sido favorecido pela perspectiva orientada para a zona clássica 13-17,28. No entanto, o actual corpo de evidências para a epilepsia como uma doença de rede ainda é altamente fragmentado, e é necessária mais investigação. O presente trabalho tem como objetivo reavaliar os dados fornecidos pelos métodos tradicionais como o FOE, sob a abordagem complexa rede. O protocolo aqui apresentado descreve um passo a passo procedimento metodológico para executar uma rede complexa e análise espectral de gravações semi-invasivos em pacientes com ELT.
A aplicação da técnica descrita acima tem demonstrado a utilidade da abordagem da rede, em comparação com o tradicional, mais locdesmineralizada ou perspectivas orientadas para a zona. Em trabalhos recentes 17,29 demonstrou-se que, usando o mesmo procedimento que o descrito aqui, um desequilíbrio na conectividade mesial em doentes refractários TLE é aparente. Conectividade mesial é reduzida no lado ipsilateral tanto durante as interictais 29 e ictais 17,29 etapas. Este resultado não poderia ser antecipado por olhar apenas para as áreas onde a atividade epileptogênica surge. Este resultado de alguma forma surpreendente, também foi descrita usando teorias de rede em sinais de fMRI 30,31. Além disso, a aplicação da técnica combinada da teoria de rede FOE + demonstrou a equivalência de actividade mesial durante convulsões e sob os efeitos de um promotor de actividade epileptog�ico, como é a administração farmacológica de etomidato 32.
A técnica aqui descrita é capaz de detectar o desequilíbrio da rede mesial em gravações intercríticos de curta duração, no máximo, um ór duas horas 29. Desta forma, poderia ser alcançada uma redução drástica no tempo de análise e paciente estadia hospitalar. Além disso, do ponto de vista terapêutico, o desequilíbrio existente em pacientes com ELT pode ser "resolvida" usando cronicamente implantados (por neurocirurgiões) dispositivos, tanto quanto a forma como é feito em estimulação cerebral profunda.
Para obter melhores resultados usando as informações fornecidas neste protocolo, algumas questões devem ser consideradas com antecedência. Em primeiro lugar, a implantação dos eletrodos deve ser realizada por um neurocirurgião experiente porque a sua colocação incorreta poderia produzir consequências neurológicas graves e gravações enganosas. Além disso, a seleção de épocas apropriadas para posterior análise depende inteiramente de interpretação do neurofisiologista do EEG em bruto; portanto, experiência em análise de EEG clínico é obrigatório. O formato de dados dos arquivos exportados do eletroencefalograma depende das partimarca cular; consequentemente, bons conhecimentos de programação são necessários para adaptar os scripts para diferentes formatos de dados. Finalmente, para garantir a fiabilidade dos dados, os controlos de qualidade deve ser aplicada aos resultados. Superestimação e falsos positivos são susceptíveis de aparecer quando se trabalha com um elevado número de correlações. Em tais casos, os métodos estatísticos para melhorar a sensibilidade deve ser usado. A este respeito, é importante estabelecer um limiar nas correlações para descartar valores que não são representativas de um verdadeiro sincronização subjacente. Assim, neste protocolo, uma aresta entre os nós i e j só será considerada a existir se o valor absoluto da correlação entre esses nós é maior do que 0,5, um critério previamente empregada 17,26. Outros limites na gama de 0,2 a 0,8 deve ser empregue para verificar a resultados semelhantes e de assegurar uma transição suave a partir de um limiar para o seguinte limite. Além de limiares, outro Méthodologies pode ser usado para obter resultados confiáveis, como a correção de Bonferroni ou teste de dados de aluguel. Além disso, ao trabalhar com dados de EEG, é importante ter em mente que as redes cerebrais são sistemas complexos com dinâmica não-linear; Portanto, para além da correlação linear, devem ser utilizadas outras medidas de sincronização não-lineares para assegurar a qualidade dos resultados, tais como a informação mútua ou sincronização de fase 33.
Calculando conectividade diretamente de eletrodos no couro cabeludo, como é parcialmente feita neste trabalho, implica alguns riscos. O principal problema restante no efeito de contaminação devido à condução de volume, sempre presente com a gravação couro cabeludo. Uma maneira de superar esse problema é através do trabalho sobre o espaço fontes, uma alternativa atraente empregada por muitas pesquisas. Outra abordagem exige o uso de medidas de sincronização que minimiza a contaminação dos efeitos de amplitude. Ao utilizar a sincronização de fase (também conhecida como Fase Gocking Value) que minimizar o efeito da condução de volume, como foi demonstrado em várias obras 34.
Tal como em outras técnicas invasivas neurofisiológicos, gravações de inimigo não pode ser obtido a partir de indivíduos de controlo, um facto que limita severamente a utilização de certos protocolos de pesquisa. Os dados de gravações FOE fornecer informações valiosas sobre a atividade do lobo temporal mesial 17,29,35, especialmente durante a lateralização para o lado epileptogênica em pacientes com ELT 33. Em comparação com técnicas invasivas, a técnica FOE é não traumático para o cérebro e envolve a manipulação relativamente simples, e as suas gravações são de alta qualidade durante longos períodos de tempo 11. Em comparação com MRI, gravações FOE proporcionar uma melhor resolução de tempo de actividade electrocortical. Além disso, existem muitas possibilidades de explorar diferentes dos utilizados neste trabalho medidas. Esses fatos também aumentar a possibilidade de analisar várias gravações biomédicassimultaneamente. Estas vantagens de gravações FOE combinados com rede complexa e análise espectral fazer esta técnica uma ferramenta poderosa para a pesquisa da epilepsia com aplicações potenciais na prática clínica.
The authors have nothing to disclose.
Este trabalho foi financiado por doações do Instituto de Salud Carlos III, através PI10 / 00160 e PI12 / 02.839, parcialmente financiado pelo FEDER e da Mutua Madrileña. AS-G. é o destinatário de uma bolsa de pós-doutorado da Mutua Madrileña. Simulação 3D foram criados usando software biodigital Humano ( www.biodigital.com ) e software 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 |