Klinické aplikace vysokofrekvenčních oscilací (HFOs)

I. ÚČEL STUDIE Účelem této studie je jít nad rámec konvenčních analýz mozkových signálů v úzkém frekvenčním pásmu (typicky 1-30 Hz) měřením mozkových signálů od infrapomalých po velmi rychlé (0,01 - 2800 Hz). Konkrétně navrhujeme studovat fyziologické HFO v senzomotorických, sluchových, zrakových a jazykem evokovaných magnetických polích a vyšetřovat patologické HFO u epilepsie, migrény a dalších poruch. To je klinicky velmi důležité z mnoha důvodů.

Například ve Spojených státech je 400 000 až 600 000 pacientů s refrakterní epilepsií. Vzhledem k tomu, že záchvaty těchto pacientů nemohou být kontrolovány žádnými léky, operace epilepsie je jedním z možných způsobů léčby. Přesná identifikace iktogenních zón, které oblasti mozku způsobují záchvaty, je nezbytná pro zajištění příznivého chirurgického výsledku. Bohužel stávající metoda, elektrokortikografie (ECoG), potřebuje umístit elektrody na povrch mozku k zachycení hrotů (typicky 14-70 Hz), což je velmi riskantní a nákladné. Cílem této studie je použití magnetoencefalografie (MEG) a elektroencefalografie (EEG) k neinvazivní identifikaci iktogenních zón. K dosažení cíle jsme navrhli detekovat vysokofrekvenční (70-2 500 Hz) a nízkofrekvenční (< 14 Hz) mozkové signály pomocí pokročilých metod zpracování signálů. Naší ústřední hypotézou je, že vysokofrekvenční mozkové signály povedou k výrazně lepší míře volnosti záchvatů ve srovnání s hroty. Tato hypotéza je založena na nedávných zprávách, že vysokofrekvenční mozkové signály jsou lokalizovány do iktogenních zón.

Na základě našich jedinečných zdrojů a dovedností plánujeme řešit čtyři cíle. Nejprve budeme kvantifikovat prostorovou shodu mezi signály MEG a ECoG v nízkofrekvenčním i vysokofrekvenčním rozsahu. Předpokládáme, že iktogenní zóny určené invazivním ECoG lze neinvazivně detekovat a lokalizovat pomocí vysokofrekvenčních signálů MEG. Za druhé, budeme kvantifikovat výskyt shody mezi EEG a ECoG signály v nízkofrekvenčních i vysokofrekvenčních rozsazích. Předpokládáme, že epileptické vysokofrekvenční signály z iktogenních zón určených invazivním ECoG mohou být také neinvazivně detekovány pomocí EEG, ačkoli lokalizace EEG může být výrazně horší než lokalizace MEG. Za třetí, určíme, zda operace epilepsie založená na vícefrekvenčních signálech (nízkofrekvenční mozkové signály, špičky a vysokofrekvenční mozkové signály) namísto samotných špiček vede k lepšímu výsledku záchvatu. Předpokládáme, že operace epilepsie vedená vysokofrekvenčními mozkovými signály detekovanými pomocí MEG/EEG významně zlepší chirurgické výsledky. Za čtvrté, určíme, zda vícefrekvenční analýzy poskytují více informací než jednofrekvenční analýza pro odhad epileptogenních zón pro předchirurgickou implantaci elektrod ECoG. Předpokládáme, že pokrytí všech oblastí mozku generujících nízko až vysokofrekvenční epileptickou aktivitu je předpokladem pro lokalizaci více iktogenních zón pro příznivé pooperační výsledky. Abychom získali definitivní výsledky, navrhujeme multicentrickou studii, která by určila, zda jsou vysokofrekvenční mozkové signály novými biomarkery pro významné zlepšení výsledků epilepsie. Podle našich pilotních dat, že lokalizace epileptogenních zón s vysokofrekvenčními signály MEG může zvýšit o 30–40 % pooperační bezzáchvaty, by navrhovaná studie měla vést k tomu, že miliony pacientů s nezvladatelnou epilepsií budou bez záchvatů. Tato studie také pokládá základ pro použití nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních mozkových signálů jako nových biomarkerů pro diagnostiku a léčbu mnoha dalších poruch (např. migréna, autismus).