多靶点经颅电刺激调控难治性癫痫脑网络研究

Epilepsy is a serious brain dysfunction disease., the disease itself and antiepileptic drugs can cause the patient's impaired cognitive function. The latest studies show that transcranial cathodic direct current stimulation can reduce nerve excitability to treat epilepsy, and no studies have shown that cognitive function are damaged. However, because there is no uniform scheme and parameters of stimulation, the treatment effect is still unable to be guaranteed. Based on the theoretical basis of epilepsy network, the classical mechanism of neuronal oscillation synchronization and nonlinear causality, this project will construct a dual mechanism epilepsy network. Then based on the epilepsy network model, the multi-target transcranial direct current stimulation will be designed to perform step-wise intervention of the key nodes and links of epilepsy network, and a time-sharing feedback (stimulus-imaging) control system will constructed to optimize the stimulus parameters and improve the effectiveness of intervention. Finally, the process of the epilepsy network being gradually inhibited will be used to build an epileptic network termination model with causal characteristics, and the seizure termination mechanism is analyzed in-depth. The development of the topic will provide a new theoretical basis and technical means for the study of transcranial direct current stimulation in the treatment of epilepsy, which will help understand the mechanism of epileptic seizure and provide new technology for the treatment of epilepsy using noninvasive brain stimulation.

癫痫是一种严重的脑功能障碍疾病，疾病本身和抗癫痫药物都会引起患者的认识功能受损。而最新研究表明，经颅阴极电刺激可通过减少神经兴奋性来治疗癫痫，且无研究表明会对认知功能造成损伤，但由于目前尚无统一的刺激方式及参数，所以其治疗效果仍无法得到保证。本项目拟基于脑网络建立经颅电刺激抑制癫痫发作的新方法。首先根据癫痫网络的理论基础，基于神经振荡线性同步和非线性因果关系机制，构建双机制癫痫网络；继而基于癫痫网络模型，设计多靶点经颅电刺激对癫痫网络的关键节点和连接进行递进的多层次干预，并联合脑电信号构成分时反馈（刺激-成像）控制系统，优化刺激参数，提高干预有效性；最后利用癫痫网络被逐步抑制的过程建立具有因果特性的癫痫网络终止模型，对癫痫发作的终止机制进行深入分析。项目的开展将为研究经颅电刺激治疗癫痫提供新的理论基础和技术手段，有助于深入理解癫痫发作的机制，为无创脑调控技术治疗癫痫提供新的技术。

癫痫是一种严重的脑功能障碍疾病，疾病本身和抗癫痫药物都会引起患者的认识功能受损。而最新研究表明，经颅阴极电刺激可通过减少神经兴奋性来治疗癫痫，且无研究表明会对认知功能造成损伤，但由于目前尚无统一的刺激方式及参数，所以其治疗效果仍无法得到保证。由研究表明，脑功能网络是理解癫痫神经活动的关键，本项目围绕着如何使用多靶点经颅电刺激对癫痫引起的脑功能网络进行调控，从而实现对癫痫神经活动的有效干预这一问题，开展了相应的研究。本项目首先提出了用于头皮脑电的高频振荡分析方法，并探索了无创高频振荡定位致痫区的准确性，致痫区与非致痫区高频振荡叠加慢波的差异，应用卷积神经网络的深度学习方法建立基于高频振荡的致痫区定位模型；接下来，本项目根据患者的行为学和脑电数据，构建了线性及非线性的脑功能网络，并重点根据患者的高频振荡信息，构建了基于高频事件时间延迟理论的脑功能网络；最后，本项目应用癫痫患者的脑网络特征，对入组的超级耐药性癫痫患者进行了多靶点径路电刺激治疗，结果表示，对脑网络特征分析的关键节点进行阴极刺激，可以有效的减少患者的发作次数以及发作时间。此外，我们还根据无创脑调控的技术发展，应用低强度经颅超声脑调控技术，对小鼠的大脑异常放电进行了抑制，并在行为学和脑电信号上对超声调控的效果进行了分析。本项目的进行为研究无创癫痫治疗提供了新的工具和算法，有助于理解癫痫发作与中止的脑网络工作机制，为研究脑调控提供新的理论基础。