应用宽频带脑电图多尺度研究癫痫发作前期和发作期的动态电生理进程

Although rapid progress had been made in the field of epileptic treatment, the utmost purpose of complete seizure remission was unachieved for considerable patients even with currently available medical therapies and surgical intervention. Meanwhile, reliable pre-ictal biomarkers for seizure prediction had not been identified to avoid or minimize the injuries of impending seizure so far. The mainly reason of the dilemma is due to poor understanding of the electrophysiological mechanism of epileptic seizure, for conventional EEG (frequency band from 0.5-70Hz) is unable to reflect the complicated brain activities in the process of seizure. The present study is directed at the investigation of multi-scale, dynamic electrophysiological processing during pre-ictal and ictal periods systemically by means of broadband EEG with frequency band from 0.001 to thousands Hertz based on the clinical procedure of chronic implanted intracranial electrodes, and to clarify the electrophysiological mechanism of how seizure initiate, spread and terminate by the analysis of the tempo-spatial characteristics of the brain activities from infra-slow to ultra-fast frequency band including ictal direct current shift, high frequency oscillation and very low frequency oscillation that we reported recently. The comprehensive understanding of the electrophysiological precursor signals that precede the onset of clinical seizure may make seizure predication possible and the biomarker of epileptogenic zone would lead to improvement in the efficacy of epilepsy surgery.

癫痫治疗领域尽管有显著进展，仍有大量患者不能通过药物或手术治疗达到发作完全缓解，并也未能发现可靠的癫痫发作预测指标以避免或减少发作带来的损伤。癫痫防治困境的重要原因在于常规脑电图（频率区带：0.5-70Hz）不能全面反映癫痫发作动态进程中的复杂脑电变化，导致对癫痫发作脑电机制的认识局限。我们将应用新出现的宽频带脑电图（记录0.001至数千Hz的脑电活动），利用目前临床开展的难治性癫痫治疗程序中植入电极直接观察人类癫痫发作脑电变化的有利技术平台，针对癫痫发作这一核心问题，将研究视野拓宽到发作前期和发作期的整体过程，全面解析从超低到超高频率区带包括发作性直流电漂移、高频振荡和我们首次报道的非常低频振荡在内的多尺度脑电动态进程，系统考察癫痫发作发生、发展和传播的脑电时空变化特征，深入研究癫痫发作的电生理机制。本项目将有助于发现预测癫痫发作以及定位癫痫源的可靠脑电生理指标，具有重要的临床应用价值。

本课题是基于癫痫治疗领域尽管有显著进展，仍有大量患者不能通过药物或手术治疗达到发作完全缓解，并也未能发现可靠的癫痫发作预测指标以避免或减少发作带来的损伤的现状，而其中关键的原因在于对于癫痫性电生理异常的理解不足。目前癫痫防治困境的重要原因在于常规脑电图（频率区带：0.5-70Hz）不能全面反映癫痫的复杂脑电变化，导致对癫痫发作脑电机制的认识局限。本课题针对于解决于目前临床诊治的困境，应用现代最新研究技术进行。本课题在实施的时间内，以进一步研究癫痫起源部位的电生物学指标为目的，以癫痫的电生理为核心，利用目前临床开展的难治性癫痫治疗程序中植入电极直接观察人类癫痫发作脑电变化的有利技术平台，应用宽频带脑电图技术，基本上完成了本课题的目标要求。.本课题实施中，标志性的成果在于本课题负责人在国际上首先报道了一种在药物难治性癫痫术前评估进行颅内电极记录时，发现的新颖脑电活动，即Gamma-IEDs, 是传统脑电和宽频带脑电活动的复合，对于发现癫痫源具有高度特异性，可以作为定位癫痫源的可靠指标。以第一作者发表了发表在 Neurology, (Liankun Ren, et al. Gamma oscillations precede interictal epileptiform spikes in the seizure onset zone. Neurology, 2015， IF: 8,8)，而理论方面，本研究反映了癫痫性放电产生的“抑制性衰弱”的可能电生理机制，需要后期的研究完善。同时，本课题负责人为通讯作者撰写的邀请综述《Towards precision medicine in epilepsy surgery》，系统阐述了宽频带脑电图研究癫痫的进展和临床应用。.本课题支持下，在课题实施过程中，培养了人才队伍，包括本课题主要参与人吴冬燕、李小璇等也分别发表相关文章。.本课题实施过程中，提高和完善了所在医院的临床癫痫工作，并能可持续性开展相关工作。本课题经费按照预算支出，特别是，本课题实施过程中，积累了大量的临床资料，为后续的研究提供了支持，部分工作仍在总结之中。