Stimulací indukované změny ve fronto-limbické síti (Stim_Con)

Přibližně polovina ze 70 milionů lidí s epilepsií (PWE) na celém světě bude trpět komorbidními poruchami duševního zdraví (MHD), přičemž se odhaduje, že nejčastěji převládají deprese a úzkost. MHD a epilepsie představují významné překážky v práci, sociálním fungování, fyzickém postižení a zvýšeném riziku úmrtnosti. Zatímco patofyziologie epilepsie a úzkosti zahrnuje podobné mozkové okruhy, identifikace specifických narušení sítě, která způsobují dysfunkci regulace emocí, by kriticky informovala o cílech léčby pro oba stavy. Poruchy ve fronto-limbické síti (tj. prefrontální kůra; cingulární kůra; insula; hippocampus; amygdala) jsou spojeny s úzkostnými poruchami a narušenou regulací emoční reakce. Podobně jsou epilepsie spojeny s aberantní fronto-limbickou funkcí a konektivitou, která je základem zpracování emocí. Dále se zlepšuje regulace emocí a závažnost symptomů úzkosti s lepší kontrolou záchvatů a naopak. Navzdory těmto konvergujícím důkazům zůstává narušení fronto-limbického okruhu, které moduluje dysfunkci regulace emocí u PWE a MHD, špatně pochopeno. Cílem navrhované pilotní práce je otestovat, zda stimulace specifických oblastí mozku moduluje funkci a konektivitu těchto sítí a také odpovídající regulaci emočních reakcí. Cíle této studie dosáhnu využitím nového a inovativního přístupu stereoelektroencefalografie (sEEG) dostupného na jednotce pro monitorování epilepsie UAB jako součást standardní péče mezi kandidáty na epilepsii.

Nervové záznamy, které mapují funkci lidského mozku, která je základem chování a kognice, poskytly podstatné poznatky o organizaci mozkových sítí a poskytly odrazový můstek pro zahájení vyšetřování vývoje nových intervencí. Dále invazivní neurální záznamy u lidí poskytují jedinečné okno do neurálních obvodů, které jsou základem komplexních nálad, emocí, kognice a chování s vysokým prostorovým a časovým rozlišením. Posouzení neurálních okruhů, které jsou základem těchto důležitých funkcí, je také rozhodující pro nejlepší klinickou péči o pacienty podstupující resektivní operaci k léčbě epilepsie. Zejména sEEG je minimálně invazivní klinický postup, při kterém jsou elektrody chirurgicky implantovány do mozku, aby se lépe lokalizovalo ohnisko záchvatu. Během postimplantačního období zaznamenává sEEG přímo z řady hloubkových elektrod implantovaných do mozku, aby zachytily časoprostorové přechody v široce distribuovaných funkčních mozkových sítích na jemnějším neuroanatomickém (milimetrovém) a časovém (milisekundovém) měřítku, než je možné s relativně hojným a standardní funkční neurozobrazení (např. fMRI) a elektrofyziologické techniky (např. EEG). Kromě toho sEEG poskytuje schopnost stimulovat tyto obvody prostřednictvím stejných elektrod poskytováním mírných intrakraniálních elektrických stimulací v různých mozkových strukturách, aby se odhadl jejich dopad na kognitivní úkoly. SEEG tedy slouží jako mocný nástroj k prozkoumání nervových obvodů, které jsou základem komplexních nálad, emocí, kognice a chování prostřednictvím nestimulačních nahrávek pro stanovení korelací mezi mozkovými funkcemi, konektivitou a chováním, stejně jako mapování stimulací manipulovaného mozkového chování. vztahy. Pro studium procesů emocí však byly dosud využívány omezené aplikace. Pavlovovské podmiňování strachu je efektivní a rozšířené paradigma často používané v lidských i nehumánních zvířecích modelech ke studiu emočního učení, paměti a regulačních procesů. V typickém Pavlovově paradigmatu podmiňování strachu je varovný podnět, nazývaný také podmíněný podnět (CS+), spárován s hrozbou (např. 100 db statický zvuk, 0,5 s), také nazývaný nepodmíněný podnět (UCS). Jednoznačný bezpečnostní signál (CS-) lze také spárovat s nepřítomností hrozby. Po opakovaném párování těchto podnětů (kondiční pokusy) začne podmíněnou odpověď (CR) produkovat pouze varovný signál. CR je často považována za důkaz, že souvislost mezi varovným signálem a hrozbou byla naučena. Často jsou však pozorovány změny v reakci na hrozbu související s učením, nazývané také nepodmíněná reakce (UCR). Podmíněné snížení reakce na hrozbu se projevuje sníženou reakcí na emocionální hrozbu (např. vodivost kůže), když hrozba následuje varovný signál (tj. předvídatelná hrozba) ve srovnání s tím, když hrozba následuje po bezpečnostním podnětu nebo je prezentována samostatně (tj. nepředvídatelná hrozba). Toto podmíněné snížení reakce na hrozbu poskytuje nepřetržité měřítko schopnosti regulovat emocionální reakci na hrozbu. Dále bylo toto paradigma využito naším studijním týmem ke zprávě o funkci a konektivitě fronto-limbické sítě korelované s inhibicí emočních reakcí u zdravých kontrol pomocí fMRI. Posouzení změn ve funkci, konektivitě a chování vyvolané experimentátorem prostřednictvím stimulace fronto-limbických oblastí mozku by však poskytlo kritický další krok přísnějšího testu kauzálních hypotéz týkajících se tohoto vztahu mezi mozkem a chováním.

Temporální laloková epilepsie (TLE) je nejběžnější formou léčby rezistentní epilepsie. Pacienti s TLE často podstupují vyšetření sEEG pro případnou resektivní operaci a jsou ideální studijní populací pro posouzení vztahů mezi mozkem a chováním v emočních procesech. TLE je také charakterizována vysokou mírou komorbidity úzkostné poruchy a je spojena s dysfunkcí v rámci fronto-limbického okruhu, který je základem emočních procesů. Komorbidita mezi epilepsií a úzkostí může vzniknout v důsledku velkého stupně překrývajících se změn ve fronto-limbické síti, které jsou spojeny s příznaky úzkosti. Konkrétně propojení frontálního laloku s mediálními temporálními oblastmi (tj. prefrontální kůra; cingulární kůra; hippocampus; amygdala) prostřednictvím svazku cingulum je důležitou sítí zapojenou do šíření záchvatů a TLE komorbidit, včetně úzkostných poruch. Podobně neuroimagingové studie (tj. fMRI) prokázaly korelace mezi regulací emocí a funkcí v rámci této frontolimbické sítě. Stávající neurozobrazovací a elektrofyziologické techniky jsou však při hodnocení vztahů mezi mozkem a chováním manipulovaných experimentátorem omezeny kvůli korelačním přístupům, kromě špatného časového rozlišení (1-3 s TR ve fMRI) a prostorové specifičnosti (širší kortikální hodnocení v EEG). . Fronto-limbické mapování sEEG tedy poslouží jako cenné hodnocení funkce a konektivity modulující inhibici emočních reakcí před a po Pavlovově podmiňování strachu. Díky provádění hodnocení duševního zdraví u těchto pacientů bude tento projekt sloužit jako cenný model pro lepší pochopení síťové funkce spojené s epilepsií, úzkostí a procesy zdravých emocí.