Électroencéphalographie (EEG) et stimulation cérébrale profonde (DBS) dans l'épilepsie

Objectif de l'étude :

Le but de cette étude est d'évaluer les modifications de l'EEG lors de la stimulation électrique du thalamus pour traiter les personnes atteintes d'épilepsie.

Contexte de la stimulation du noyau antérieur du thalamus pour l'épilepsie :

Sur les quelque 4 millions de personnes épileptiques aux États-Unis et en Europe, environ 1,2 million ont des crises récurrentes qui ne répondent pas aux médicaments antiépileptiques. Pour ces patients, les traitements alternatifs consistent en l'ablation neurochirurgicale de la source de la crise du cerveau ou en l'implantation chirurgicale d'un dispositif pour stimuler électriquement le nerf vague dans le cou. Malgré ces options, un nombre important de personnes souffrent de crises qui restent incontrôlées. Pour ce groupe, la stimulation cérébrale profonde (DBS) peut être utile.

La justification de l'utilisation de la stimulation cérébrale profonde (DBS) pour traiter l'épilepsie est que la DBS perturbe les boucles de rétroaction régulatrices dans le cerveau qui permettent aux crises de se développer et de se propager. En influençant ces zones de régulation dans le cerveau, la stimulation électrique a la capacité de réduire ou d'éliminer les crises qui proviennent de parties du cerveau qui ne peuvent pas être enlevées chirurgicalement en toute sécurité. La stimulation du nerf vague (VNS) fonctionne de manière similaire contre les crises, mais la VNS perturbe indirectement les boucles de régulation, tandis que la DBS perturbe directement les boucles de régulation.

Le thalamus est une cible attrayante pour le DBS pour traiter l'épilepsie, car il a des connexions et des influences étendues sur le cortex cérébral, qui est la couche externe du cerveau d'où proviennent les crises. Quatorze patients atteints de divers types d'épilepsie réfractaire ont été traités par stimulation du noyau antérieur (AN) du thalamus au cours des dernières années. Au cours des 3 premiers mois de stimulation de l'AN, la réduction médiane de la fréquence des crises, par rapport à la ligne de base, était de 64 %. Huit des 14 patients (57 %) avaient une diminution de 50 % ou plus de la fréquence des crises (répondeurs). Neuf des 14 patients ont eu des crises présumées provenir des lobes temporaux ou frontaux. Au cours des 3 premiers mois, ces 9 patients ont eu une réduction médiane de 80 % de la fréquence des crises et 78 % d'entre eux étaient répondeurs. L'AN a été sélectionné pour la stimulation en raison de ses nombreuses connexions avec le « système limbique », un système cortical qui est souvent une source de crises.

Études antérieures sur la stimulation thalamique pour l'épilepsie (noyau centromédian [CM]) La majorité des recherches portant sur la stimulation du noyau centromédian thalamique (CM) pour le traitement de l'épilepsie ont été rapportées par Velasco et al. (1-3). En 1987, le groupe a publié un article dans lequel 5 patients souffrant de crises tonico-cloniques généralisées ont été implantés bilatéralement. La stimulation a été administrée 2 heures par jour pendant 3 mois. Tous les patients ont présenté une réduction de 80 à 100 % des crises généralisées tonico-cloniques et une réduction de 60 à 100 % des crises partielles complexes. Une grande partie du bénéfice observé s'est poursuivie au-delà de la période de stimulation de 2 heures, ce qui suggère que la stimulation a entraîné une modification à long terme de l'activité thalamique.

En 1993, le même groupe a publié un rapport de 23 patients avec des stimulateurs CM externalisés (2,3) (9 avec des crises généralisées tonico-cloniques, 3 avec des crises motrices focales et généralisées secondaires, 5 avec des crises partielles complexes et généralisées secondaires, et 6 avec crises toniques généralisées et crises d'absence atypiques). Ces chercheurs ont découvert que la stimulation entraînait une diminution significative de la fréquence des crises chez les patients atteints de crises tonico-cloniques et motrices partielles. Cependant, aucun changement significatif n'a été observé chez les patients présentant des crises partielles complexes ou des crises toniques généralisées. Dans l'ensemble, 12 des 23 patients ont présenté une diminution d'au moins 50 % de la fréquence des crises et 1 patient n'a pas eu de crise.

Aucune de ces études du groupe de Mexico (Velasco et al.) n'était en aveugle ou contrôlée. Cependant, en 1992, Fisher et al. (4) de John Hopkins ont rapporté un essai contrôlé en double aveugle de stimulation CM. Ce traitement n'a eu aucun effet sur les patients. Par conséquent, la stimulation CM a été abandonnée et la stimulation AN a été entreprise à la place.

Électroencéphalogrammes (EEG) et stimulation thalamique pour l'épilepsie Un électroencéphalogramme (EEG) est un enregistrement de l'activité électrique des ondes cérébrales. Les cellules nerveuses du cortex cérébral génèrent le signal EEG. Les principales caractéristiques de l'EEG étudié chez les patients épileptiques sont : 1) la rapidité et la fréquence à laquelle le signal électrique change d'amplitude (« fréquence ») et 2) toute décharge électrique anormale, excessive, très brève et inattendue (« ondes de pointe »). Les pointes d'ondes sont les types de décharges caractéristiques des patients épileptiques.

La stimulation électrique du noyau CM du thalamus a entraîné moins d'ondes de pointe EEG (1-3). Cependant, il n'y a pas eu d'études sur la fréquence de l'EEG chez les patients épileptiques recevant une thérapie de stimulation AN.

Pour cette étude, les enquêteurs enregistreront les EEG sur des moniteurs informatisés. Ces appareils d'enregistrement sont de petits ordinateurs portables (de la taille d'un "Walk-Man") que le patient porte pendant une heure. Les électrodes de détection des ondes cérébrales sont fixées au cuir chevelu du patient avec une colle conductrice temporaire soluble dans l'eau. Ces moniteurs sont placés sur les patients dans le laboratoire d'EEG du New York Hospital-Cornell. Le signal EEG enregistré est téléchargé sur notre ordinateur d'analyse EEG. Il s'agit d'un test de routine couramment effectué pour évaluer les patients atteints d'épilepsie, et l'EEG ambulatoire en soi n'est en aucun cas expérimental.

Les EEG seront enregistrés aux moments suivants par rapport au traitement DBS pour l'épilepsie : 1 mois avant l'implantation du stimulateur, 1 mois après l'implantation du stimulateur (mais avant l'activation du stimulateur), après 3 mois de DBS, après 6 mois de DBS, puis tous les 6 mois. mois ou après un changement de paramètre de stimulation.

Les EEG enregistrés seront analysés mathématiquement, selon le raisonnement suivant : Les cellules nerveuses de l'AN thalamique se connectent au cortex cérébral. L'activité AN (et la stimulation AN) peut donc modifier la rapidité avec laquelle les potentiels électriques des cellules nerveuses du cortex changent, ce qui à son tour peut modifier le contenu de la fréquence EEG. Les enquêteurs utiliseront des programmes informatiques pour déterminer le contenu fréquentiel de l'EEG, à l'aide d'un outil appelé "analyse spectrale". Les enquêteurs compareront l'analyse spectrale entre différentes périodes de temps au cours du régime de traitement DBS.

Une autre caractéristique que les enquêteurs étudieront est la "cohérence EEG". Il s'agit d'une mesure générée par ordinateur de la similitude des fréquences des ondes cérébrales dans différentes régions du cortex cérébral. Étant donné que l'activité des cellules nerveuses AN régule l'activité des cellules nerveuses du cortex, la stimulation AN peut rendre l'activité corticale dans différentes régions du cerveau plus similaire les unes aux autres. Ce type de modification de l'activité corticale pourrait faire partie du mécanisme d'action du DBS contre l'épilepsie. Les enquêteurs compareront l'analyse de cohérence entre différents moments du schéma de traitement DBS.