Mécanismes neuronaux et de réseau de stimulation électrocorticale

La cartographie de la stimulation électrocorticale (ECS) est utilisée régulièrement depuis de nombreuses décennies pour informer les chirurgiens sur les zones cérébrales à éviter lors de la planification de résections chirurgicales pour des tumeurs ou l'épilepsie. Il est particulièrement important d'identifier les domaines « critiques » pour la parole et le langage. Pourtant, malgré sa longue histoire d’utilisation clinique, les mécanismes précis du SEC sont mal compris. Par exemple, on ne sait pas comment les différentes couches corticales et types de cellules réagissent au SEC. De plus, il n'est même pas clair si les effets comportementaux de l'ECS sont dus au fait qu'ils affectent uniquement le cortex sous-jacent, provoquent l'activation trans-synaptique d'autres cortex ou affectent directement à la fois le cortex et la substance blanche sous-jacente.

Un objectif principal de ce projet est de déterminer les effets de l'ECS sur le réseau cortical et la substance blanche sous-corticale. Cet objectif sera testé de deux manières. Premièrement, l'étude déterminera la relation entre les effets de l'ECS et les modèles de connectivité corticale. Cela sera accompli en utilisant des mesures de la théorie des graphes pour analyser l'électrocorticographie (ECoG) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) de personnes atteintes d'épilepsie ou de tumeurs cérébrales. Cela permettra l'enregistrement de l'EEG intracrânien (ECoG ou EEG stéréo) sans ajouter de risque supplémentaire substantiel lié au traitement clinique prévu pour ces conditions. L'étude examinera les modèles de connectivité réseau statiques et dynamiques, définis à l'aide de métriques graphiques statiques et dynamiques qui mesurent la connectivité à différentes échelles (locale, interrégionale, mondiale). L’étude émet l’hypothèse que les facteurs structurels (c.-à-d. les modèles de connectivité anatomique) et fonctionnelle d'un site cortical déterminent son importance pour le réseau linguistique. Pour tester cette hypothèse, l'étude utilisera des mesures de connectivité structurelle et fonctionnelle pour prédire quels nœuds sont qualifiés de critiques par ECS.

Deuxièmement, l'étude testera l'hypothèse selon laquelle les effets comportementaux de l'ECS dépendent également de la substance blanche cortico-corticale directement perturbée. L'étude utilisera le refroidissement cortical focal comme moyen de tester les effets respectifs sur la fonction linguistique du refroidissement (qui inhibe uniquement le cortex) par rapport à l'ECS (qui peut perturber le cortex et la substance blanche sous-jacente), ainsi que l'ECS et le refroidissement combinés.