Funktionelle Gehirnkartierung für Patienten mit Epilepsie

Wir werden den Nutzen einer neuartigen Brain-Mapping-Technik für die präoperative Evaluation von Epilepsie bestimmen, die als „sechsdimensionale (6D) dynamische Traktographie“ bezeichnet wird. Dieses innovative Programm animiert die schnellen neuronalen Ausbreitungen entlang MRI-definierter 3D-Trakte der weißen Substanz, die Regionen verbinden, die kognitive Funktionen unterstützen. Insbesondere wird es ereignisbezogene hohe Gamma-Aktivität verwenden, um die Regionen zu lokalisieren, die spezifische sprachliche Funktionen unterstützen, und die Geschwindigkeit und Stärke neuronaler Ausbreitungen basierend auf der Latenz und Amplitude früher neuronaler Reaktionen auf elektrische Einzelpulsstimulation zu berechnen. Wir erwarten, dass die Berücksichtigung sowohl des negativen Effekts beschädigter Bahnen der weißen Substanz als auch des positiven Effekts der Anfallskontrolle dazu beitragen wird, die Leistung des Modells bei der Vorhersage postoperativer Sprachergebnisse zu optimieren. Dies wird durch die Einbeziehung der dynamischen 6D-Traktographie und objektiver Epilepsie-Biomarker, einschließlich spontaner Hochfrequenzschwingungen (HFOs), die mit langsamen Wellen gekoppelt sind, in unser Vorhersagemodell erreicht. Durch die Identifizierung und Berücksichtigung der physiologischen hohen Gamma-Augmentation, die strikt an Stimuli und Verhaltensweisen gebunden ist, wird unsere innovative intrakranielle EEG-Analyse die zufällig auftretenden pathologischen HFOs besser unterscheiden. Ein weiterer bedeutender Fortschritt unseres Modells ist seine Unabhängigkeit von der herkömmlichen Elektrostimulationskartierung, die akut Anfälle hervorrufen kann und bei bestimmten Patientenuntergruppen die Sprachbereiche nicht zufriedenstellend lokalisieren kann. Darüber hinaus wird dieses Projekt die dynamische 6D-Traktographie verwenden, um ein explizites neurobiologisches Modell der Dynamik von Sprachnetzwerken bereitzustellen, das es uns ermöglicht, die spezifischen Bahnen auseinander zu ziehen, die von Temporallappenkortexen ausgehen, die den lexikalischen Abruf auditiver oder visueller Domänen unterstützen. Unser früheres Projekt zeigte, dass die bogenförmigen Faszikulusfasern die direkte Übertragung lexikalischer Repräsentationen von Hörsätzen unterstützen. Wir werden nun feststellen, ob die lexikalischen Repräsentationen visueller Objekte ebenfalls über den Fasciculus arcuatus oder andere, einschließlich des Fasciculus fusiform-parietalis, übertragen werden. Um diese Ziele zu erreichen, wird dieses Projekt voraussichtlich eine neue Kohorte von 80 Epilepsiepatienten im Alter von 0,5 bis 21 Jahren rekrutieren, die sich einer extraoperativen intrakraniellen EEG-Aufzeichnung und einer anschließenden resektiven Operation unterziehen. Schließlich werden wir bestimmen, ob das menschliche Gehirn während der gesamten Entwicklung sprachbezogene funktionale Parzellierungen erstellt und stärkt. Es wurde vermutet, dass das erwachsene Gehirn den hinteren oberen temporalen Gyrus (STG) nur während des Schallbeginns effizient aktiviert, um die Grenze zwischen Geräuschen zu entschlüsseln. Im Gegensatz dazu zeigt das anteriore STG während eines Hörreizes eine anhaltende Aktivierung, um die phonetischen Merkmale zu codieren. Wir werden feststellen, ob eine solche funktionale Parzellierung bei älteren Personen, deren Gehirne weiter entwickelt sind, offensichtlicher ist. Während wir Hypothesen aufstellen, die sich auf bestimmte Gehirnregionen konzentrieren, werden wir alle vorgeschlagenen Analysen auf der Ebene des gesamten Gehirns durchführen. Wir werden alle Daten und Codes öffentlich zugänglich machen, um die externe Validierung und Implementierung zu erleichtern.