Stimuláció által kiváltott változások a fronto-limbic hálózatban (Stim_Con)

A világ 70 millió epilepsziás (PWE) emberének körülbelül a fele szenved kísérő mentális egészségi zavaroktól (MHD), a becslések szerint a depresszió és a szorongás a legelterjedtebb. Az MHD-k és az epilepszia jelentős akadályokat jelent a munka, a szociális működés, a testi fogyatékosság és a halálozás fokozott kockázata előtt. Míg az epilepszia és a szorongás patofiziológiája hasonló agyi áramköröket foglal magában, az érzelemszabályozási diszfunkciót okozó specifikus hálózati zavarok azonosítása kritikusan befolyásolná a kezelési célokat mindkét állapot esetében. A fronto-limbicus hálózatban (azaz prefrontális kéregben; cinguláris kéregben; insula; hippocampusban; amygdala) fellépő zavarok a szorongásos zavarokhoz és az érzelmi válasz szabályozásának károsodásához kapcsolódnak. Hasonlóképpen, az epilepsziák az érzelemfeldolgozás hátterében álló aberráns fronto-limbicus funkcióval és kapcsolódási képességgel járnak. Ezenkívül az érzelmek szabályozása és a szorongásos tünetek súlyossága javul a jobb rohamkontrollal és fordítva. Ennek az egybevágó bizonyítéknak ellenére a fronto-limbicus áramkör megszakadása, amely modulálja az érzelemszabályozási diszfunkciót a PWE-ben és az MHD-ben, továbbra is rosszul ismert. A javasolt kísérleti munka célja annak tesztelése, hogy bizonyos agyi régiók stimulálása modulálja-e e hálózatok működését és összekapcsolhatóságát, valamint az érzelmi válaszok megfelelő szabályozását. A tanulmány célját az UAB epilepszia monitorozó egységében elérhető sztereoelektroencephalográfia (sEEG) újszerű és innovatív megközelítésének kihasználásával fogom elérni, az epilepsziás műtétre jelentkezők standard ellátásának részeként.

A viselkedés és a kogníció mögött meghúzódó emberi agyműködést feltérképező idegi felvételek alapos betekintést nyújtottak az agyi hálózatok szerveződésébe, és ugródeszkát adtak az új beavatkozások kidolgozásával kapcsolatos vizsgálatok elindításához. Ezenkívül az emberekben végzett invazív neurális felvételek páratlan ablakot biztosítanak a komplex hangulatok, érzelmek, megismerés és viselkedések mögött álló idegi áramkörökbe, nagy térbeli és időbeli felbontással. Az e fontos funkciók alapjául szolgáló idegi áramkörök értékelése szintén kritikus fontosságú az epilepszia kezelésére reszektív műtéten átesett betegek legjobb klinikai ellátása szempontjából. Különösen az sEEG egy minimálisan invazív klinikai eljárás, amelyben elektródákat sebészeti úton ültetnek be az agyba, hogy jobban lokalizálják a roham fókuszát. A beültetés utáni időszakban az sEEG közvetlenül az agyba beültetett mélységi elektródák sorából rögzít, hogy rögzítse a tér-időbeli átmeneteket a széles eloszlású funkcionális agyi hálózatokon belül finomabb neuroanatómiai (milliméteres) és időbeli (ezredmásodperc) skálán, mint amennyire viszonylag bőséges mennyiség esetén lehetséges. és standard funkcionális neuroimaging (például fMRI) és elektrofiziológiai technikák (például EEG). Ezenkívül az sEEG lehetővé teszi ezen áramkörök stimulálását ugyanazokon az elektródákon keresztül azáltal, hogy enyhe koponyán belüli elektromos stimulációt ad különböző agyi struktúrákban, hogy megbecsülje ezek hatását a kognitív feladatokra. Így a sEEG hatékony eszközként szolgál a komplex hangulatok, érzelmek, kogníció és viselkedés alapjául szolgáló neurális áramkörök feltárására nem-stimulációs felvételeken keresztül az agyműködés, a kapcsolódás és a viselkedés közötti összefüggések megállapítására, valamint a stimuláció által manipulált agyi viselkedés feltérképezésére. kapcsolatok. Az érzelmi folyamatok tanulmányozására azonban ez idáig korlátozott alkalmazásokat alkalmaztak. A pavlovi félelem kondicionálása hatékony és széles körben elterjedt paradigma, amelyet emberi és nem emberi állatmodellekben egyaránt gyakran használnak az érzelmi tanulás, a memória és a szabályozási folyamatok tanulmányozására. Egy tipikus pavlovi félelem-kondicionáló paradigmában a figyelmeztető jelzés, amelyet feltételes ingernek (CS+) is neveznek, fenyegetéssel (pl. 100 db statikus hang, 0,5 s) párosul, amit feltétlen ingernek (UCS) is neveznek. Egy különálló biztonsági jelzés (CS-) is párosítható a fenyegetés hiányával. Ezen ingerek ismételt párosítása (kondicionáló próbák) után csak a figyelmeztető jelzés kezd feltételes választ (CR) produkálni. A CR-t gyakran annak bizonyítékaként tekintik, hogy a figyelmeztető jelzés és a fenyegetés közötti összefüggést megtanulták. Azonban a tanulással összefüggő változások a fenyegetésre adott válaszban, amelyet feltétel nélküli válasznak (UCR) is neveznek, gyakran megfigyelhetők. A fenyegetésre adott válasz feltételes csökkenését a csökkent érzelmi fenyegetésreakció (pl. bőrvezetés) mutatja, amikor a fenyegetés egy figyelmeztető jelzést (azaz előre látható fenyegetést) követ, ahhoz képest, amikor a fenyegetés egy biztonsági jelzést követ, vagy önmagában jelenik meg (pl. előre nem látható fenyegetés). A fenyegetésre adott válasz feltételes csökkenése folyamatos mérést ad a fenyegetésre adott érzelmi válasz szabályozásának képességéről. Ezenkívül ezt a paradigmát tanulmányozócsoportunk felhasználta arra, hogy beszámoljon a fronto-limbicus hálózat működéséről és kapcsolatáról az érzelmi válaszok gátlásával összefüggésben az egészséges kontrollokban fMRI segítségével. Mindazonáltal, a kísérletezők által a működésben, a kapcsolódásban és a viselkedésben a fronto-limbicus agyi régiók stimulációja által kiváltott változások értékelése a következő kritikus lépés lenne az agy-viselkedés összefüggésére vonatkozó ok-okozati hipotézisek szigorúbb tesztelésében.

A temporális lebeny epilepszia (TLE) a kezelésre rezisztens epilepszia leggyakoribb formája. A TLE-s betegek gyakran esnek át SEEG-értékelésen az esetleges reszektív műtétek miatt, és ideális vizsgálati populációt jelentenek az érzelmi folyamatokban az agy-viselkedés összefüggéseinek felmérésére. A TLE-t a szorongásos zavarok komorbiditásának magas aránya is jellemzi, és az érzelmi folyamatok hátterében álló fronto-limbicus körön belüli diszfunkcióhoz kapcsolódik. Az epilepszia és a szorongás közötti komorbiditás a fronto-limbicus hálózaton belüli nagyfokú átfedő elváltozások miatt alakulhat ki, amelyek a szorongás tüneteihez kapcsolódnak. Pontosabban, a frontális lebeny kapcsolata a mediális temporális régiókkal (azaz a prefrontális kéreggel; cinguláris kéreggel; hippocampusszal; amygdala) a cingulum kötegen keresztül fontos hálózat, amely részt vesz a rohamok terjedésében és a TLE társbetegségekben, beleértve a szorongásos rendellenességeket. Hasonlóképpen, a neuroimaging vizsgálatok (azaz fMRI) összefüggést mutattak ki az érzelemszabályozás és a funkció között ezen a fronto-limbicus hálózaton belül. A meglévő neuroimaging és elektrofiziológiai technikák azonban korlátozottak a kísérletező által manipulált agy-viselkedés összefüggéseinek értékelésében a korrelációs megközelítések, valamint a gyenge időbeli felbontás (1-3 s TR az fMRI-ben) és a térbeli specificitás (széles kérgi értékelés az EEG-ben) miatt. . Így a fronto-limbicus sEEG leképezés értékes értékelésként szolgál az érzelmi válaszok gátlását befolyásoló funkciók és kapcsolódások szempontjából a pavlovi félelem kondicionálása előtt és után. Azáltal, hogy ezeken a betegeken mentális egészségi állapotfelmérést is végez, ez a projekt értékes modellként szolgál majd az epilepsziával, szorongással és egészséges érzelmi folyamatokkal kapcsolatos hálózati funkciók jobb megértéséhez.