Meccanismi neuronali e di rete della stimolazione elettrocorticale
La mappatura della stimolazione elettrocorticale (ECS) è una procedura utilizzata durante gli interventi chirurgici al cervello, ad esempio nel trattamento di malattie come l'epilessia o nella rimozione di tumori al cervello. La mappatura dell'ECS aiuta i chirurghi a individuare le aree della corteccia cerebrale (la parte esterna del cervello) importanti per le attività quotidiane come il movimento e la parola. La mappatura dell'ECS è utilizzata da decenni ed è considerata lo strumento "gold standard" per localizzare aree importanti della corteccia. Nonostante questa lunga storia, non c’è ancora una chiara comprensione di come funzioni esattamente l’ECS.
L'obiettivo di questo studio è apprendere i dettagli sugli effetti che l'ECS ha sul cervello. Le principali domande a cui lo studio si propone di rispondere sono: 1) come l'ECS influenza i neuroni della corteccia nel sito di stimolazione; e 2) come l'ECS influisce sulle regioni del cervello che sono di fondamentale importanza per la parola e il linguaggio umani. Questi cosiddetti “siti critici” possono essere fisicamente distanti l’uno dall’altro sulla superficie del cervello, richiedendo un’ampia mappatura dell’ECS e lunghi interventi chirurgici. Si ritiene che i siti critici facciano parte di una rete linguistica di aree cerebrali e quindi l'obiettivo dello studio è quello di scoprire come sono collegati. In alcuni partecipanti, anche la superficie del cervello sarà leggermente raffreddata. Si tratta di una procedura indolore che non danneggia la funzione cerebrale, ma potrebbe fornire informazioni su quali parti del cervello (la superficie o le parti più profonde) sono responsabili degli effetti dell'ECS.
Migliorando la comprensione di come l’ECS influisce sul cervello e migliorando la capacità di identificare i siti critici, questo studio potrebbe potenzialmente portare a interventi chirurgici più brevi e risultati migliori per i futuri individui che necessitano di queste cure.
I partecipanti saranno reclutati tra individui sottoposti a intervento chirurgico al cervello per il trattamento dell'epilessia o la rimozione del tumore. I partecipanti completeranno compiti semplici come leggere parole o nominare immagini, simili ai test standard già eseguiti durante la degenza ospedaliera.
Panoramica dello studio
Stato
Condizioni
Descrizione dettagliata
La mappatura della stimolazione elettrocorticale (ECS) è stata utilizzata di routine per molti decenni per informare i chirurghi sulle aree cerebrali da evitare quando si pianificano resezioni chirurgiche per tumori o epilessia. In particolare, è importante identificare quelle aree "critiche" per la parola e il linguaggio. Tuttavia, nonostante la sua lunga storia di utilizzo clinico, i meccanismi precisi dell’ECS sono poco conosciuti. Ad esempio, non è noto come i diversi strati corticali e i diversi tipi di cellule rispondano all’ECS. Inoltre, non è nemmeno chiaro se gli effetti comportamentali dell'ECS siano dovuti al fatto che colpiscono solo la corteccia sottostante, causando l'attivazione transsinaptica di altre cortecce, o che colpiscono direttamente sia la corteccia che la sostanza bianca sottostante.
Un obiettivo primario di questo progetto è determinare gli effetti dell'ECS sulla rete corticale e sulla sostanza bianca sottocorticale. Questo obiettivo sarà testato in due modi. Innanzitutto, lo studio determinerà la relazione tra gli effetti dell'ECS e i modelli di connettività corticale. Ciò sarà realizzato utilizzando le metriche della teoria dei grafi per analizzare l'elettrocorticografia (ECoG) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI) di persone con epilessia o tumori cerebrali. Ciò consentirà la registrazione dell'EEG intracranico (ECoG o stereo EEG) senza aggiungere rischi aggiuntivi sostanziali derivanti dal trattamento clinico pianificato per queste condizioni. Lo studio indagherà i modelli di connettività di rete sia statici che dinamici, definiti utilizzando metriche di grafici statici e dinamici che misurano la connettività a diverse scale (locale, interregionale, globale). Lo studio ipotizza che strutturale (a.k.a. anatomici) e i modelli di connettività funzionale di un sito corticale determinano il suo significato per la rete linguistica. Per testare questa ipotesi, lo studio utilizzerà misure di connettività strutturale e funzionale per prevedere quali nodi sono etichettati come critici da ECS.
In secondo luogo, lo studio testerà l'ipotesi che gli effetti comportamentali dell'ECS dipendano anche dalla perturbazione diretta della sostanza bianca cortico-corticale. Lo studio utilizzerà il raffreddamento corticale focale come un modo per testare i rispettivi effetti sulla funzione linguistica del raffreddamento (che inibisce solo la corteccia) rispetto all'ECS (che può perturbare la corteccia e la sostanza bianca sottostante), nonché l'ECS combinato e il raffreddamento.
Tipo di studio
Iscrizione (Stimato)
Contatti e Sedi
Luoghi di studio
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Illinois
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Chicago, Illinois, Stati Uniti, 60611
- Northwestern University
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Iowa
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Iowa City, Iowa, Stati Uniti, 52242
- University of Iowa
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Maryland
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Baltimore, Maryland, Stati Uniti, 21218
- Johns Hopkins University
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
- Adulto
- Adulto più anziano
Accetta volontari sani
Metodo di campionamento
Popolazione di studio
Descrizione
Criterio di inclusione:
- Richiede la mappatura corticale da sveglio per la resezione del tumore al cervello o l'impianto di elettrodi intracranici per il monitoraggio extraoperatorio dell'epilessia
- Per pazienti extraoperatori: copertura programmata degli elettrodi che includa almeno parti dei lobi frontali, temporali o parietali, preferibilmente sia le aree linguistiche anteriori (giro frontale inferiore) che posteriori (giro temporale superiore) nell'emisfero dominante il linguaggio
- Per i pazienti intraoperatori: craniotomia pianificata comprendente parti delle aree linguistiche anteriori e posteriori, sia frontali che temporali, nell'emisfero dominante del linguaggio.
Criteri di esclusione:
- Significativa compromissione del linguaggio o dell'eloquio, incluse ma non limitate ad afasia, disartria e aprassia del linguaggio, che impediscono costantemente al paziente di pronunciare parole
- Non di lingua inglese (perché questo è uno studio sulle reti linguistiche e la seconda lingua potrebbe essere codificata in modo diverso)
- Funzione cognitiva compromessa, determinata da test neurologici, tale che il paziente non può seguire le istruzioni del test o fornire il consenso informato scritto
- Tumore infiltrante, o entro 1 cm, in più aree corticali o sottocorticali studiate in questa proposta (giro frontale inferiore, giro precentrale, giro temporale superiore)
- Impianti ferromagnetici incompatibili con la risonanza magnetica o altre controindicazioni alla risonanza magnetica
- Gravidanza
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Prestazioni di decodifica del nodo critico
Lasso di tempo: Fino a 1 settimana durante la registrazione ECoG
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Precisione nella decodifica dei nodi critici dalle metriche di connettività di rete utilizzando algoritmi di apprendimento automatico.
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Fino a 1 settimana durante la registrazione ECoG
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Misure di risultato secondarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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Funzione linguistica
Lasso di tempo: Fino a 4 ore durante la registrazione ECoG
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Errori linguistici o vocali dovuti al raffreddamento e all'ECS, valutati dal team clinico di mappatura dell'ECS in risposta all'ECS e al raffreddamento.
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Fino a 4 ore durante la registrazione ECoG
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Investigatori
- Investigatore principale: Marc Slutzky, Northwestern University
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Studia le date principali
Inizio studio (Stimato)
Completamento primario (Stimato)
Completamento dello studio (Stimato)
Date di iscrizione allo studio
Primo inviato
Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
Primo Inserito (Effettivo)
Aggiornamenti dei record di studio
Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)
Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC
Ultimo verificato
Maggiori informazioni
Termini relativi a questo studio
Parole chiave
Altri numeri di identificazione dello studio
- STU00219749
Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio
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