基于多模态影像学的不同病理类型颞叶内侧癫痫的脑网络机制研究

Mesial temporal lobe epilepsy is the most common type of refractory epilepsy，of which surgical approach is considered as the most effective treatment. Patients with a pathological diagnosis of hippocampal sclerosis (HS) have much better post-surgical outcome than those with no-HS, which may be due to different underlying pathophysiological mechanisms. Patients with no-HS often present as MRI negative, however, there is a lack of pathology-specific pre-surgical neuroimaging biomarker. Based on our prior simultaneous electroencephalography-functional MRI (EEG-fMRI) studies of epileptic network in focal epilepsy patients, in this project, we aims to delineate the epileptogenic network related to interictal epileptic discharges, describe the structural and functional network properties of resting state network in mesial temporal lobe epilepsy patients with HS and no-HS, respectively; to explore the quatitative relationship between pathological changes and the neuroimaging properties of hippocampal subfields and the whole brain. The predicted results may reveal the mechanisms of different pathological types of mesial temporal lobe epilepsy, provide neuroimaging biomarker for in-vivo pathology diagnosis, which may help precisely diagnose mesial temporal lobe epilepsy and predict post-surgical outcome.

颞叶内侧癫痫是成人耐药性癫痫的最常见类型，外科手术是其最有效的治疗方式。病理改变为海马硬化（HS）患者的手术预后明显优于无海马硬化（no-HS）者，可能与两者发病机制不同有关；no-HS往往表现为MRI阴性，缺乏特异的术前影像学诊断指标。本研究拟在前期利用同步脑电图-功能磁共振成像（EEG-fMRI）研究致痫网络的基础上，以颞叶内侧癫痫为研究对象，以脑组织病理诊断为金标准，采用包括同步EEG-fMRI在内的多模态影像技术，描绘伴HS和no-HS颞叶内侧癫痫发作间期癫痫样放电相关的致痫网络、静息态网络的结构和功能连接模式，综合脑结构和功能信息从海马不同亚区到全脑多层次建立病理改变特异的脑网络表征模型；并探索病理学改变与海马不同亚区、全脑影像学指标的定量映射关系。研究结果有助于揭示不同病理类型颞叶内侧癫痫的发病机制，为在体病理诊断提供影像学标记，从而精准诊断颞叶内侧癫痫，为预后预测提供依据。

颞叶内侧癫痫是成人耐药性癫痫的最常见类型，外科手术是其最有效的治疗方式。不同病理类型的海马硬化手术疗效不同，可能与其发病机制不同有关。本项目基于多模态影像学技术，研究了海马硬化1型和2型患者的脑结构和功能网络差异，结果发现海马硬化1型较海马硬化2型患者表现出更为显著广泛的结构损伤和网络异常：在致痫灶同侧的下托旁区及对侧海马裂皮层萎缩更为显著，白质异常范围广泛，累积同侧视辐射、上额枕束、对侧钩束、双侧海马扣带束及放射冠，这可能与海马1型患者海马神经元丢失更多有关。我们还发现棘波发放后，左侧和右侧颞叶癫痫表现出不同的功能连接改变模式。左侧颞区癫痫样放电对海马功能连接影响更大，主要表现为左侧海马与默认模式网络连接降低；而右侧颞区癫痫样放电对杏仁核功能连接影响更大，表现为与“奖赏系统”相关脑区功能连接增强。颞叶癫痫白质不仅存在结构异常，且存在功能异常，以小脑与大脑浅层白质的脑白质网络连接异常为著。我们还借助基于复杂系统研究理论的脑网络动力学手段研究了颞叶癫痫伴抑郁患者的脑结构和功能网络异常，发现前额-边缘-皮层下系统异常可能为癫痫活动引起，为颞叶癫痫合并抑郁的内在易感基础，颞叶癫痫合并抑郁患者高级认知网络相关的外显情绪调节系统异常提示颞叶癫痫合并抑郁与原发性抑郁共同的病理基础。我们还研究了接受前颞叶切除术后完全无发作的颞叶癫痫患者术后脑灰质体积、脑皮层厚度、脑白质纤维束、对侧海马网络及全脑静息态网络呈现出不同模式的动态变化过程，部分脑结构和功能网络呈逐渐“恢复“模式，可能与癫痫发作控制有关；而部分脑网络异常却表现为进行性异常，可能提示颞叶癫痫本身是一种进展性疾病。本项目的研究结果有助于理解不同病理类型颞叶内侧癫痫的脑网络发病机制，为颞叶癫痫共患病的脑网络机制提供基础，有助于理解颞叶癫痫手术切除后的脑网络重构模式。