局灶性癫痫发作皮质细胞构层的时空特征研究

Because the essential feature of epilepsy is the paroxysmal discharges, the comprehensive understanding of neurophysiological mechanism is the key to improve the treatment of epilepsy. Since only the weighted synaptic electric activities were recorded by scalp and intracranial subdual electrodes on two dimensions, which result in the limited knowledge to epileptic discharges. Considering the pivotal role of dynamic individual neuron behavior and ictal discharges on grey cytoarchitecture of epileptic seizure, we intend to comprehensive investigate the dynamic cytoarchitecture processing of ictal discharges both on seizure onset zone and propagation zone using laminar microelectrode array that spans grey evenly. This project is expected to reveal the laminar dynamic pattern of epileptic seizure, improving the classical hypothesis of ictogenesis. Furthermore, it would provide potential value in designing novel treatment to specific and impeding seizure propagation.

癫痫的本质是脑电生理异常，对电生理机制的全面理解是改善癫痫治疗的关键。但目前临床应用的头皮和颅内硬膜下电极记录的是神经元突触电活动在二维平面的加权总和，导致了对癫痫脑电生理机制认识局限。鉴于个体神经元动作电位放电和放电在皮质复杂细胞构层的时空进程是癫痫发作的关键环节，我们拟应用能够均匀记录皮质立体细胞构层电活动的 Laminar微电极，利用临床开展的难治性癫痫治疗程序中植入电极评估的技术平台，针对癫痫发作这一核心问题，联合硬膜下电极，基于神经元动作电位、电流密度和局部场电位水平，在皮质细胞构层的立体结构中，系统考察位于癫痫发作起源区和传播区的电生理动态时空特征，研究癫痫发作起源的细胞构层特异性和发作放电在细胞构层中的传播模式。本项目有助于揭示癫痫发作在皮质细胞构层的电生理机制，完善癫痫发作的经典假说，并为进一步设计针对发作起源特异性细胞构层和阻断发作传播的新颖抗癫痫治疗提供潜在的重要价值。

本课题基于药物难治性癫痫目前诊治的现状，针对癫痫的本质是脑电生理异常，对电生理机制的全面理解是改善癫痫治疗的关键这一核心问题开展。鉴于癫痫发作性放电的关键环节是皮质-皮质以及皮质与皮质下网络动态的时空进程，本课题利用临床开展的难治性癫痫治疗程序中植入电极评估技术平台，针对癫痫发作这一核心问题，联合硬膜下电极和立体定向电极，系统考察位于癫痫发作起源区和传播区的电生理动态时空特征，研究癫痫发作在皮质细胞构层之间与皮质下核团的立体传播模式。..本研究进展顺利，按照课题计划开展，预算经费合理运用，研究结果达到了项目预期目标。 通过本项目的开展，1. 在科学问题方面，核心的工作包括：通过研究在癫痫发作起始的颅内脑电信号，进一步阐明了癫痫发作前期的基于自相关性的动态变化过程，加深了从网络角度理解癫痫的发生过程；通过对于皮质和皮质下电信号的观察以及联合应用电刺激手段，首次在人体应用颅内电生理手段证实了papez环路的有效联结，证实了皮质和皮质下环路在癫痫发作过程中的立体网络；并通过系统分析，进一步在国际上提出了基于癫痫发作立体网络的去同步化治疗机制。2. 本研究并进一步拓展到临床应用转化：针对癫痫的传播理论，创新性地进行了在颅内立体定向电极引导下立体交叉热凝治疗的临床观察，以及深部调控治疗的观察。本项目的实施，对于癫痫发作的立体网络进行了系统性研究，完善癫痫发作的经典假说，并为进一步设计针对发作起源和阻断发作传播的新颖抗癫痫治疗提供潜在的重要价值。 ..本项目的实施，同时促进了本领域的体系性和创新性工作，构建了研究技术体系和理论体系；扩大了在国际和国内本领域的学术影响，发表了多篇研究论文，其中单篇最高影响因子为10.84；本研究结果多次受邀在国际会议做专题报告；促进了课题组的国际和国内交流，与国际知名研究中心包括梅奥医学中心、克利夫兰以及斯坦福医学中心建立了紧密的学术联系；同时本项目的实施，培养了研究队伍。