Zmiany wywołane stymulacją w sieci czołowo-limbicznej (Stim_Con)

Około połowa z 70 milionów osób z padaczką (PWE) na całym świecie będzie cierpieć na współistniejące zaburzenia zdrowia psychicznego (MHD), przy czym szacuje się, że depresja i lęk są najbardziej rozpowszechnione. MHD i padaczka stanowią istotne bariery w pracy, funkcjonowaniu społecznym, niepełnosprawności fizycznej i zwiększonym ryzyku zgonu. Podczas gdy patofizjologia padaczki i lęku obejmuje podobne obwody mózgowe, identyfikacja określonych zakłóceń w sieci, które powodują dysfunkcję regulacji emocji, dostarczyłaby krytycznych informacji dotyczących celów leczenia obu stanów. Zakłócenia w sieci czołowo-limbicznej (tj. kora przedczołowa, kora zakrętu obręczy, wyspa, hipokamp, ​​ciało migdałowate) są powiązane z zaburzeniami lękowymi i zaburzeniami regulacji reakcji emocjonalnych. Podobnie, padaczki są związane z nieprawidłową funkcją czołowo-limbiczną i łącznością, które leżą u podstaw przetwarzania emocji. Ponadto regulacja emocji i nasilenie objawów lękowych poprawiają się wraz z lepszą kontrolą napadów i odwrotnie. Pomimo tych zbieżnych dowodów, zakłócenie obwodu czołowo-limbicznego, które moduluje dysfunkcję regulacji emocji w PWE i MHD, pozostaje słabo poznane. Celem proponowanej pracy pilotażowej jest sprawdzenie, czy stymulacja określonych regionów mózgu moduluje funkcję i łączność tych sieci, a także odpowiednią regulację reakcji emocjonalnych. Osiągnę cel tego badania, wykorzystując nowatorskie i innowacyjne podejście stereoelektroencefalografii (sEEG) dostępnej w jednostce monitorowania padaczki UAB jako część standardu opieki wśród kandydatów do operacji padaczki.

Nagrania neuronowe, które odwzorowują funkcje ludzkiego mózgu leżące u podstaw zachowania i poznania, dostarczyły istotnych informacji na temat organizacji sieci mózgowych i zapewniły odskocznię do rozpoczęcia badań nad opracowaniem nowych interwencji. Co więcej, inwazyjne zapisy neuronowe u ludzi zapewniają niezrównane okno na obwody nerwowe leżące u podstaw złożonych nastrojów, emocji, funkcji poznawczych i zachowań z wysoką rozdzielczością przestrzenną i czasową. Ocena obwodów nerwowych leżących u podstaw tych ważnych funkcji ma również kluczowe znaczenie dla najlepszej opieki klinicznej nad pacjentami poddawanymi resekcji chirurgicznej w leczeniu padaczki. W szczególności sEEG jest minimalnie inwazyjną procedurą kliniczną, w której elektrody są chirurgicznie wszczepiane do mózgu w celu lepszej lokalizacji ogniska napadu. W okresie po implantacji sEEG rejestruje bezpośrednio z szeregu elektrod głębokich wszczepionych w mózg w celu uchwycenia czasoprzestrzennych przejść w szeroko rozproszonych funkcjonalnych sieciach mózgowych w dokładniejszej skali neuroanatomicznej (milimetry) i czasowej (milisekundy) niż jest to możliwe przy stosunkowo obfitej oraz standardowe funkcjonalne neuroobrazowanie (np. fMRI) i techniki elektrofizjologiczne (np. EEG). Dodatkowo sEEG zapewnia możliwość stymulacji tych obwodów za pomocą tych samych elektrod poprzez dostarczanie łagodnych wewnątrzczaszkowych stymulacji elektrycznych w różnych strukturach mózgu w celu oszacowania ich wpływu na zadania poznawcze. W ten sposób sEEG służy jako potężne narzędzie do badania obwodów nerwowych leżących u podstaw złożonych nastrojów, emocji, funkcji poznawczych i zachowań poprzez nagrania bez stymulacji w celu ustalenia korelacji między funkcjami mózgu, łącznością i zachowaniem, a także mapowania manipulowanego przez stymulację zachowania mózgu relacje. Jednak do tej pory wykorzystywano ograniczone aplikacje do badania procesów emocjonalnych. Warunkowanie strachu Pawłowa jest skutecznym i szeroko rozpowszechnionym paradygmatem, często używanym zarówno w ludzkich, jak i zwierzęcych modelach zwierzęcych do badania procesów uczenia się emocjonalnego, pamięci i regulacji. W typowym Pawłowskim paradygmacie warunkowania strachu sygnał ostrzegawczy, zwany także bodźcem warunkowym (CS +), jest połączony z zagrożeniem (np. Statyczny dźwięk 100 db, 0,5 s), zwanym również bodźcem bezwarunkowym (UCS). Wyraźną wskazówkę bezpieczeństwa (CS-) można również połączyć z brakiem zagrożenia. Po wielokrotnym parowaniu tych bodźców (próby warunkowania) tylko sygnał ostrzegawczy zaczyna generować reakcję warunkową (CR). CR jest często traktowany jako dowód, że wykryto związek między sygnałem ostrzegawczym a zagrożeniem. Jednak często obserwuje się związane z uczeniem się zmiany w reakcji na zagrożenie, zwane także reakcją bezwarunkową (UCR). Uwarunkowane osłabienie reakcji na zagrożenie objawia się zmniejszoną emocjonalną reakcją na zagrożenie (np. przewodnictwem skóry), gdy zagrożenie następuje po sygnale ostrzegawczym (tj. nieprzewidywalne zagrożenie). To uwarunkowane osłabienie reakcji na zagrożenie zapewnia ciągłą miarę zdolności do regulowania reakcji emocjonalnej na zagrożenie. Co więcej, ten paradygmat został wykorzystany przez nasz zespół badawczy do zgłoszenia funkcji i łączności sieci czołowo-limbicznej skorelowanej z hamowaniem reakcji emocjonalnych u zdrowych osób kontrolnych za pomocą fMRI. Jednak ocena wywołanych przez eksperymentatora zmian w funkcji, łączności i zachowaniu poprzez stymulację przednio-limbicznych obszarów mózgu zapewniłaby kolejny krytyczny krok bardziej rygorystycznego testu hipotez przyczynowych dotyczących tego związku mózg-zachowanie.

Padaczka skroniowa (TLE) jest najczęstszą postacią padaczki opornej na leczenie. Pacjenci z TLE często przechodzą ocenę sEEG pod kątem ewentualnej operacji resekcyjnej i są idealną populacją badawczą do oceny relacji mózg-behawior w procesach emocjonalnych. TLE charakteryzuje się również wysokim odsetkiem współwystępowania zaburzeń lękowych i wiąże się z dysfunkcją w obrębie obwodu czołowo-limbicznego leżącego u podstaw procesów emocjonalnych. Współwystępowanie padaczki i lęku może wynikać z dużego stopnia nakładania się zmian w obrębie sieci czołowo-limbicznej powiązanych z objawami lęku. Konkretnie, łączność płata czołowego z przyśrodkowymi obszarami skroniowymi (tj. Podobnie badania neuroobrazowe (tj. fMRI) wykazały korelacje między regulacją emocji a funkcją tej sieci czołowo-limbicznej. Jednak istniejące techniki neuroobrazowania i elektrofizjologii są ograniczone w ocenie zależności między zachowaniem mózgu manipulowanym przez eksperymentatora ze względu na podejścia korelacyjne, oprócz słabej rozdzielczości czasowej (1-3 s TR w fMRI) i specyficzności przestrzennej (szeroka ocena korowa w EEG) . Zatem mapowanie czołowo-limbiczne sEEG posłuży jako cenna ocena funkcji i połączeń modulujących hamowanie reakcji emocjonalnych przed i po warunkowaniu strachu Pawłowa. Przeprowadzając również ocenę zdrowia psychicznego tych pacjentów, projekt ten posłuży jako cenny model do lepszego zrozumienia funkcji sieci związanych z padaczką, lękiem i zdrowymi procesami emocjonalnymi.