基于EEG-fMRI的原发全面性癫痫活动起源的探讨

原发全面性癫痫以全身性强直、阵挛发作或典型失神为临床表现，严重影响患者智力及日常生活。前期研究表明额叶是该类癫痫活动中的一个关键点，我们的研究也发现了额叶结构与功能的显著变化。但关于额叶是否为原发全面性癫痫活动的起源，一直存在争议，电磁生理及影像学研究结果存在较大差异。本课题拟采用以同步脑电联合功能磁共振成像为主的多种神经影像技术，在观察额叶等脑区的结构、代谢、静息态局域神经活动与功能连接的变化状况以及检测癫痫活动的基础上，着重利用Granger因果分析方法，分析癫痫活动在额叶与其他脑区间的传播因果关系，并观察神经活动强度与活动传播因果信息流在额叶相关网络中各个脑区的分布模式及二者的关联性。综合多模态神经影像分析结果，深入探讨额叶在原发全面性癫痫活动的发生发展中的作用机制。本研究将有助于揭示原发全面性癫痫活动的起源与传播机理，也有助于甄别有效的癫痫分类指标，为临床鉴别诊断提供影像学依据。

在本项目中，我们采用磁共振成像技术，对原发全面性癫痫的脑结构与脑功能改变状况，以及脑活动传播状况进行了研究。我们发现，IGE患者的静息态脑活动的低频振幅和局域同步性均具有频率特性，在不同频率范围内，脑活动的低频振幅与局域同步性变化趋势不同，且分布在不同的脑区或脑网络。而相比正常人，IGE患者的脑拓扑结构变化在全脑分布广泛，功能与结构连接网络的结点特性在皮下结构、内侧颞叶及默认网络变化显著，同时功能网络与结构网络的关联明显增强，表明IGE是一个脑网络异常的疾病。在此基础上对癫痫活动的动态传播进行研究，发现在发作期，内侧前额叶对丘脑活动的影响关系显著增强，支持失神癫痫的棘慢波起源于额叶, 另外，在发作前期与发作后期的内侧前额叶与丘脑间的因果影响关系没有差异，可能也说明了在无发作期间，额叶与丘脑间的相互影响关系已经恢复正常。对失神癫痫患者脑网络的动态演化机制的研究表明，在癫痫发作前18 s丘脑与皮层即有信号的改变，并且随时间进程，BOLD信号的相位发生逐渐翻转改变；发作后丘脑的最大激活与皮层的最大负激活出现时间点不同。丘脑和默认网络之间的动态活动具有负相关关系，提示了癫痫发作抑制效应的恢复过程，复杂变化的功能网络拓扑结构反映了其功能连接的自适应重构。由于在IGE癫痫活动起源学说中，有一半认为额叶为起源点，因此，我们对额叶癫痫静息网络连接功能的状况进行了研究，结果发现，患者组在包括默认网络、中央执行网络等在内的所有静息网络的功能连接均降低，反映了额叶癫痫患者脑连接功能的异常。另外，我们以偏侧性明显的单侧内侧颞叶癫痫为例，研发了时移大脑半球间镜像同伦连接性算法，对颞叶切除手术前后的患者进行研究，发现颞叶癫痫患者在内侧颞叶结构，纹状体的同伦连接性降低，时移的双侧同伦连接性的变化呈现明显偏侧性。手术不成功的患者表现出更大的大脑半球间镜像同伦连接性的差异。上述研究从脑结构与脑功能两个方面为IGE癫痫活动起源提供了线索。通过国家自然科学基金的资助，项目组已基本完成了项目计划书的内容，已发表论文9篇（SCI收录7篇），在国内核心期刊发表论文1篇，获得国家教育部科学技术进步奖一等奖1项，在此基础上获得国家自然科学基金资助项目1项，在此方向上已培养博士研究生3名。