Electroencefalografía (EEG) y Estimulación Cerebral Profunda (DBS) en Epilepsia

Propósito del estudio:

El propósito de este estudio es evaluar los cambios en el EEG durante la estimulación eléctrica del tálamo para tratar a las personas con epilepsia.

Antecedentes sobre la estimulación del núcleo anterior del tálamo para la epilepsia:

De los 4 millones de personas estimadas en los EE. UU. y Europa con epilepsia, aproximadamente 1,2 millones tienen convulsiones recurrentes que no responden a los medicamentos antiepilépticos. Para estos pacientes, los tratamientos alternativos consisten en la extirpación neuroquirúrgica del origen de la convulsión del cerebro o la implantación quirúrgica de un dispositivo para estimular eléctricamente el nervio vago en el cuello. A pesar de estas opciones, un número importante de personas sufre convulsiones que no se controlan. Para este grupo, la estimulación cerebral profunda (DBS) puede ser útil.

La justificación para usar la estimulación cerebral profunda (DBS, por sus siglas en inglés) para tratar la epilepsia es que la DBS interrumpe los bucles de retroalimentación regulatorios en el cerebro que permiten que se desarrollen y propaguen las convulsiones. Al influir en estas áreas reguladoras del cerebro, la estimulación eléctrica tiene la capacidad de reducir o eliminar las convulsiones que se originan en partes del cerebro que no pueden extirparse quirúrgicamente de manera segura. La estimulación del nervio vago (VNS, por sus siglas en inglés) funciona de manera similar contra las convulsiones, pero la VNS interrumpe indirectamente los bucles reguladores, mientras que DBS interrumpe los bucles reguladores directamente.

El tálamo es un objetivo atractivo para DBS para tratar la epilepsia porque tiene conexiones generalizadas e influencias en la corteza cerebral, que es la capa externa del cerebro donde se originan las convulsiones. Catorce pacientes con varios tipos de epilepsia refractaria han sido tratados con estimulación del núcleo anterior (AN) del tálamo durante los últimos años. Durante los primeros 3 meses de estimulación con AN, la mediana de la reducción de la frecuencia de las convulsiones, en relación con el valor inicial, fue del 64 %. Ocho de los 14 pacientes (57%) tuvieron una disminución del 50% o más en la frecuencia de las convulsiones (respondedores). Nueve de los 14 pacientes tuvieron convulsiones que se presume surgieron de los lóbulos temporal o frontal. Durante los primeros 3 meses, estos 9 pacientes tuvieron una mediana de reducción del 80 % en la frecuencia de las convulsiones y el 78 % de ellos respondieron. Se seleccionó el AN para la estimulación debido a sus muchas conexiones con el "sistema límbico", un sistema cortical que a menudo es una fuente de convulsiones.

Estudios previos de estimulación talámica para la epilepsia (núcleo centromediano [CM]) Velasco et al. (1-3). En 1987, el grupo publicó un artículo en el que se implantaba bilateralmente a 5 pacientes con crisis tónico-clónicas generalizadas. La estimulación se administró 2 horas por día durante 3 meses. Todos los pacientes experimentaron una reducción del 80 al 100 % en las convulsiones tónico-clónicas generalizadas y una reducción del 60 al 100 % en las convulsiones complejas parciales. Gran parte del beneficio observado continuó más allá del período de estimulación de 2 horas, lo que sugiere que la estimulación resultó en un cambio a largo plazo en la actividad talámica.

En 1993, el mismo grupo publicó un reporte de 23 pacientes con estimuladores de CM externalizados(2,3) (9 con crisis tónico-clónicas generalizadas, 3 con crisis focales motoras y generalizadas secundarias, 5 con crisis parciales complejas y generalizadas secundarias, y 6 con crisis tónicas generalizadas y crisis de ausencia atípicas). Estos investigadores encontraron que la estimulación resultó en una disminución significativa en la frecuencia de las convulsiones en los pacientes con convulsiones tónico-clónicas y motoras parciales. Sin embargo, no se observaron cambios significativos en pacientes con crisis parciales complejas o crisis tónicas generalizadas. En general, 12 de los 23 pacientes tuvieron al menos una disminución del 50 % en la frecuencia de las convulsiones y 1 paciente no tuvo convulsiones.

Ninguno de estos estudios del grupo de la Ciudad de México (Velasco et al.) fueron cegados o controlados. Sin embargo, en 1992, Fisher et al. (4) de John Hopkins informaron sobre un ensayo controlado doble ciego de estimulación CM. Este tratamiento no tuvo efectos en los pacientes. Por lo tanto, se abandonó la estimulación CM y en su lugar se emprendió la estimulación AN.

Electroencefalogramas (EEG) y estimulación talámica para la epilepsia Un electroencefalograma (EEG) es un registro de la actividad eléctrica de las ondas cerebrales. Las células nerviosas de la corteza cerebral generan la señal EEG. Las características principales del EEG estudiado en pacientes con epilepsia son: 1) qué tan rápido y con qué frecuencia la señal eléctrica cambia de amplitud ("frecuencia"), y 2) cualquier descarga eléctrica anormal, excesiva, muy breve e inesperada ("ondas puntiagudas"). Las puntas-ondas son del tipo de descargas características de los pacientes con epilepsia.

La estimulación eléctrica del núcleo CM del tálamo ha resultado en menos puntas-ondas del EEG (1-3). Sin embargo, no se han realizado estudios de frecuencia de EEG en pacientes con epilepsia que reciben terapia de estimulación con AN.

Para este estudio, los investigadores registrarán EEG en monitores computarizados. Estas máquinas de grabación son pequeñas computadoras portátiles (aproximadamente del tamaño de un "Walk-Man") que el paciente usa durante una hora. Los electrodos de detección de ondas cerebrales se adhieren al cuero cabelludo de los pacientes con un pegamento conductor temporal soluble en agua. Estos monitores se colocan en los pacientes en el laboratorio de EEG del New York Hospital-Cornell. La señal de EEG registrada se descarga a nuestra computadora de análisis de EEG. Esta es una prueba de rutina que se realiza comúnmente para evaluar a los pacientes con epilepsia, y el EEG ambulatorio en sí mismo no es experimental de ninguna manera.

Los EEG se registrarán en los siguientes momentos en relación con el tratamiento de DBS para la epilepsia: 1 mes antes del implante del estimulador, 1 mes después del implante del estimulador (pero antes de la activación del estimulador), después de 3 meses de DBS, después de 6 meses de DBS y, a partir de entonces, cada 6 meses. meses o después de cambios en la configuración de estimulación.

Los EEG registrados se analizarán matemáticamente, de acuerdo con la siguiente línea de razonamiento: Las células nerviosas en el AN talámico se conectan a la corteza cerebral. Por lo tanto, la actividad de AN (y la estimulación de AN) puede cambiar la rapidez con que cambian los potenciales eléctricos de las células nerviosas de la corteza, lo que a su vez puede cambiar el contenido de frecuencia del EEG. Los investigadores utilizarán programas de computadora para determinar el contenido de frecuencia del EEG, usando una herramienta llamada "análisis espectral". Los investigadores compararán el análisis espectral entre diferentes períodos de tiempo durante el régimen de tratamiento DBS.

Otra característica que estudiarán los investigadores es la "coherencia EEG". Esta es una medida generada por computadora de cuán similares son las frecuencias de ondas cerebrales en diferentes regiones de la corteza cerebral. Dado que la actividad de las células nerviosas de AN regula la actividad de las células nerviosas de la corteza, la estimulación de AN puede hacer que la actividad cortical en diferentes regiones del cerebro sea más similar entre sí. Este tipo de cambio en la actividad cortical podría ser parte del mecanismo de acción de DBS contra la epilepsia. Los investigadores compararán el análisis de coherencia entre diferentes momentos durante el régimen de tratamiento DBS.