Funktionelle Konnektivität im Ruhezustand bei Clusterkopfschmerz

Das Elektroenzephalogramm (EEG) ist als leistungsstarkes Mittel zur nicht-invasiven Untersuchung der Gehirnkonnektivität weit verbreitet. High Density EEG (HD-EEG) ermöglicht die Aufzeichnung der elektrischen Gehirnaktivität mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Durch die Analyse von Gehirnschwingungen in verschiedenen Frequenzbändern (von Alpha bis Delta) können die Sensorik, die Schmerzverarbeitung und die Informationsintegration bewertet und so potenzielle Marker oder Prädiktoren für therapeutische Interventionen ermittelt werden.

Frühere neurophysiologische Studien konzentrierten sich auf EEG und die Beurteilung der funktionellen Konnektivität oder Spektralanalyse bei Migränepatienten, für Clusterkopfschmerz lagen keine Daten vor. Konventionelle Studien ergaben eine höhere Aktivität langsamer Wellen (vorwiegend Theta) in der interiktalen Phase und eine höhere Erregbarkeit im visuellen Kortex während der visuellen Aura.

Im Jahr 2016 zeigte eine Ruhezustandsstudie, dass in der Iktalphase niederfrequente Bänder vorherrschen. Die Patienten in der interiktalen und iktalen Phase zeigten außerdem eine diffuse geringere Kohärenz, was auf eine geringe funktionelle Konnektivität hindeutet. Darüber hinaus wurde in den interiktalen Phasen während der sensorischen Stimulation mittels HD-EEG eine veränderte räumliche Konnektivität für Aktivitäten im unteren Alpha-Band festgestellt, was auf eine thalamokortikale Dysrhythmie schließen lässt.

Das Hauptziel der Studie besteht darin, Veränderungen der funktionellen Konnektivität bei Patienten mit episodischem Clusterkopfschmerz zu bewerten und dabei die aktive Phase mit der Remissionsphase zu vergleichen. Darüber hinaus wird eine explorative Analyse der funktionellen Konnektivität bei Patienten mit chronischem Clusterkopfschmerz durchgeführt.

Studiendesign:

Patienten mit episodischem Clusterkopfschmerz (eCH) werden zu zwei getrennten Zeitpunkten untersucht: während der aktiven Phase (T0), definiert als mindestens eine Woche aktiven Anfalls, und in der Remissionsphase (T1), definiert als mindestens 14 Tage ohne Kopfschmerzen und ohne fortlaufende vorbeugende Medikation. Bei jedem Besuch werden klinische Daten gesammelt und ein HD-EEG durchgeführt.

Patienten mit chronischem Clusterkopfschmerz (cCH) werden zu einem einzigen Zeitpunkt untersucht, und gesunde Kontrollpersonen werden einmal einer HD-EEG-Registrierung unterzogen.

HD-EEG-Registrierung:

Die Teilnehmer führen 4 Aufnahmen (jeweils 6 Minuten) im Ruhezustand durch, 2 mit geöffneten Augen und 2 mit geschlossenen Augen, in zufälliger Reihenfolge.

Die Forscher werden den Ruhezustand FC unter sechs Ruhezustandsnetzwerken analysieren (Standardmodus-Netzwerk, Dorsales Aufmerksamkeitsnetzwerk, Ventrales Aufmerksamkeitsnetzwerk, Sprachnetzwerk, Somatomotorisches Netzwerk und visuelles Netzwerk) in den folgenden Frequenzbändern: Alfa 8-12 Hz, Beta 13- 30 Hz, Gamma 31–80 Hz, Theta 4–7 Hz. Delta 1-3 Hz.

Die Erfassungsparameter sind: Hochpass: 0,5 Hz; Tiefpass: 100 Hz; Kerbe: 50 Hz. Zur Analyse von HD-EEG-Daten wird eine maßgeschneiderte Analysepipeline durchgeführt, die zuvor entwickelt und validiert wurde, um neuronale Quellen aus kortikaler/subkortikaler grauer Substanz zu rekonstruieren. EEG-Signale werden bandpassgefiltert (1–80 Hz) und auf 250 Hz heruntergesampelt. Biologische Artefakte werden mithilfe der Independent Component Analysis (ICA) zurückgewiesen. EEG-Signale werden mit einer angepassten Version der Reference Electrode Standardization Technique (REST) ​​referenziert. Eine Matrix schätzt die Beziehung zwischen den gemessenen Kopfhautpotentialen und den Dipolen, die den Gehirnquellen entsprechen. Die Quellenrekonstruktion wird mit dem exakten Algorithmus der elektromagnetischen Gehirntomographie (eLORETA) mit niedriger Auflösung durchgeführt

Statistischer Plan:

Die Stichprobengröße wurde mit der Freeware-Onlineplattform www.openepi.com berechnet. Da es keine früheren Studien zur funktionellen HD-EEG-Konnektivität bei Clusterkopfschmerz gibt, basierte unsere Stichprobengrößenanalyse auf der Arbeit von Bjork (Bjork et al., 2009). Ein Unterschied zwischen den Gruppen im relativen Theta-Leistungsband von 0,04 (±0,04) wird als klinisch bedeutsam angesehen. Berücksichtigung eines zweiseitigen t-Tests für den Vergleich mit einem Konfidenzintervall von 95 %; Trennschärfe: 80 %, die empfohlene Mindeststichprobengröße betrug 20 Probanden pro Gruppe.

Mithilfe des Shapiro-Wilk-Tests wird eine vorläufige Normalitätsanalyse durchgeführt, um zu entscheiden, ob parametrische oder nichtparametrische Methoden verwendet werden sollen.

Numerische Variablen werden als Mittelwert und Standardabweichung (oder ggf. Median und Quartile) beschrieben, kategoriale Variablen als Rohzahlen und Prozentsätze.

Es werden funktionelle Konnektivitätsanalysen für separate Bänder und die Registrierung bei geschlossenen Augen durchgeführt.