전기피질 자극의 신경 및 네트워크 메커니즘
전기피질 자극(ECS) 매핑은 간질과 같은 질병을 치료하거나 뇌종양을 제거하는 등 뇌 수술 중에 사용되는 절차입니다. ECS 매핑은 외과의사가 움직임이나 언어와 같은 일상 업무에 중요한 대뇌 피질(뇌의 바깥 부분) 영역을 찾는 데 도움이 됩니다. ECS 매핑은 수십 년 동안 사용되어 왔으며 피질의 중요한 영역을 찾기 위한 "최적 표준" 도구로 간주됩니다. 이러한 오랜 역사에도 불구하고 ECS가 어떻게 작동하는지 정확히 이해하는 방법은 아직 없습니다.
이 연구의 목표는 ECS가 뇌에 미치는 영향에 대해 자세히 알아보는 것입니다. 이 연구가 답하고자 하는 주요 질문은 다음과 같습니다. 1) ECS가 자극 부위에서 피질의 뉴런에 어떻게 영향을 미치는가; 2) ECS가 인간의 말과 언어에 매우 중요한 뇌 영역에 어떻게 영향을 미치는지. 이러한 소위 "핵심 부위"는 뇌 표면에서 물리적으로 서로 멀리 떨어져 있을 수 있으므로 광범위한 ECS 매핑과 장기간의 수술이 필요합니다. 중요한 부위는 뇌 영역의 음성/언어 네트워크의 일부로 생각되므로, 연구의 목표는 이들이 어떻게 연결되어 있는지 배우는 것입니다. 일부 참가자의 경우 뇌 표면도 약간 냉각됩니다. 이는 뇌의 기능에 해를 끼치지 않는 고통 없는 절차이지만 뇌의 어느 부분(표면 또는 더 깊은 부분)이 ECS의 영향을 담당하는지에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.
ECS가 뇌에 미치는 영향에 대한 이해를 높이고 중요한 부위를 식별하는 능력을 향상시킴으로써 이 연구는 잠재적으로 이 치료가 필요한 미래의 개인에게 수술 시간을 단축하고 더 나은 결과를 가져올 수 있습니다.
참가자는 간질 치료나 종양 제거를 위해 뇌 수술을 받고 있는 개인 중에서 모집됩니다. 참가자는 병원에 입원하는 동안 이미 수행되는 표준 테스트와 유사하게 단어 읽기 또는 그림 이름 지정과 같은 간단한 작업을 완료합니다.
연구 개요
상세 설명
전기피질 자극(ECS) 매핑은 외과의에게 종양이나 간질에 대한 수술적 절제를 계획할 때 피해야 할 뇌 영역에 대한 정보를 제공하기 위해 수십 년 동안 일상적으로 사용되어 왔습니다. 특히 말하기 및 언어에 "중요한" 영역을 식별하는 것이 중요합니다. 그러나 오랜 임상 사용 역사에도 불구하고 ECS의 정확한 메커니즘은 잘 알려져 있지 않습니다. 예를 들어, 다양한 피질층과 세포 유형이 ECS에 어떻게 반응하는지는 알려져 있지 않습니다. 더욱이 ECS의 행동 효과가 기본 피질에만 영향을 주어 다른 피질의 시냅스 활성화를 유발하는지, 아니면 피질과 기본 백질 모두에 직접 영향을 미치는지조차 명확하지 않습니다.
이 프로젝트의 주요 목적은 피질 네트워크와 피질하 백질에 대한 ECS의 영향을 확인하는 것입니다. 이 목표는 두 가지 방법으로 테스트됩니다. 첫째, 연구는 ECS의 효과와 피질 연결 패턴 사이의 관계를 결정할 것입니다. 이는 간질이나 뇌종양 환자의 뇌전도검사(ECoG)와 기능적 자기공명영상(fMRI)을 분석하기 위해 그래프 이론 측정법을 사용하여 수행됩니다. 이를 통해 이러한 조건에 대해 계획된 임상 치료로 인해 상당한 추가 위험을 추가하지 않고도 두개내 EEG(ECoG 또는 스테레오 EEG)를 기록할 수 있습니다. 이 연구에서는 다양한 규모(로컬, 지역 간, 글로벌)에서 연결성을 측정하는 정적 및 동적 그래프 측정항목을 사용하여 정의된 정적 및 동적 네트워크 연결 패턴을 모두 조사합니다. 이 연구는 구조적(a.k.a. 피질 부위의 해부학적) 및 기능적 연결 패턴에 따라 언어 네트워크에 대한 중요성이 결정됩니다. 이 가설을 테스트하기 위해 연구에서는 구조적 및 기능적 연결 측정을 사용하여 ECS에 의해 중요하다고 표시된 노드를 예측합니다.
둘째, 이 연구는 ECS의 행동 효과가 피질-피질 백질을 직접적으로 교란시키는 데에도 의존한다는 가설을 테스트할 것입니다. 이 연구에서는 ECS(피질과 밑에 있는 백질을 교란할 수 있음)와 결합된 ECS와 냉각과 비교하여 냉각(피질만 억제)의 언어 기능에 대한 각각의 효과를 테스트하는 방법으로 국소 피질 냉각을 사용할 것입니다.
연구 유형
등록 (추정된)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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Illinois
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Chicago, Illinois, 미국, 60611
- Northwestern University
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Iowa
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Iowa City, Iowa, 미국, 52242
- University of Iowa
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Maryland
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Baltimore, Maryland, 미국, 21218
- Johns Hopkins University
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
- 성인
- 고령자
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 인구
설명
포함 기준:
- 뇌종양 절제를 위한 각성 피질 매핑 또는 간질 수술 외 모니터링을 위한 두개내 전극 이식 필요
- 수술 외 환자의 경우: 전두엽, 측두엽 또는 두정엽의 적어도 일부를 포함하는 계획된 전극 적용 범위, 바람직하게는 언어 지배적 반구의 전두엽(하전두엽) 및 후방 언어 영역(상측두이랑) 모두 포함
- 수술 중 환자의 경우: 언어 지배적 반구의 전두엽 및 측두엽 전방 및 후방 언어 영역의 일부를 포함하는 계획된 개두술.
제외 기준:
- 실어증, 구음장애, 언어 실행증을 포함하되 이에 국한되지 않는 심각한 언어 또는 언어 장애로 인해 지속적으로 환자가 단어를 말하는 것을 방해함
- 비영어권(언어 네트워크에 대한 연구이므로 제2언어는 다르게 인코딩될 수 있음)
- 환자가 테스트 지침을 따르거나 서면 동의서를 제공할 수 없는 등 신경학적 테스트를 통해 판단된 인지 기능 손상
- 이 제안에서 연구된 다수의 피질 또는 피질하 영역(하전두회, 중심전회, 상측두이랑)에 침윤되거나 1cm 이내의 종양
- MRI와 호환되지 않거나 MRI에 대한 기타 금기사항인 강자성 임플란트
- 임신
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 해당 없음
- 중재 모델: 단일 그룹 할당
- 마스킹: 없음(오픈 라벨)
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 실험 그룹
연구의 단일 팔
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초점 피질 냉각이 적용됩니다
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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중요 노드 디코딩 성능
기간: ECoG 기록 중 최대 1주일
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기계 학습 알고리즘을 사용하여 네트워크 연결 지표에서 중요한 노드를 정확하게 디코딩합니다.
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ECoG 기록 중 최대 1주일
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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언어 기능
기간: ECoG 기록 중 최대 4시간
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냉각 및 ECS로 인한 언어 또는 음성 오류는 ECS 및 냉각에 대한 대응으로 임상 ECS 매핑 팀에서 평가합니다.
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ECoG 기록 중 최대 4시간
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공동 작업자 및 조사자
수사관
- 수석 연구원: Marc Slutzky, Northwestern University
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
연구 시작 (실제)
기본 완료 (추정된)
연구 완료 (추정된)
연구 등록 날짜
최초 제출
QC 기준을 충족하는 최초 제출
처음 게시됨 (실제)
연구 기록 업데이트
마지막 업데이트 게시됨 (실제)
QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출
마지막으로 확인됨
추가 정보
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