基于颅内脑电的人类前岛叶皮层神经网络与认知功能电生理机制研究

Epilepsy is a common neurological disease that seriously threatens human health. About 20-30% of epilepsy patients are required to take surgical treatment. The epileptic semiology of insular cortex epilepsy is complicated, especially when the epileptogenic zone is located in the anterior insular cortex (AIC). AIC epilepsy can combine postoperative cognitive dysfunction, which is a major challenge for epilepsy surgery. Thus, it is of importance to research the function and related brain network of AIC. The majority of previous studies of AIC were based on the neuroimaging platform. The effective connectivity of AIC and the cortical electrophysiology mechanisms of AIC in cognitive tasks need to be explored. The preliminary results of our study had explained the connection characteristics of AIC and other brain regions. In this study, patients with intractable epilepsy, who underwent intracranial electrodes implanted in the insular cortex will be enrolled. By using functional images, cortical-cortical evoked potentials, cognitive tasks, cortical electrical stimulation, EEG signal analysis, and other methods, the brain network related to AIC will be explored, and then the electrophysiological mechanisms of AIC in cognitive tasks will be clarified. The results of this study will be helpful for an in-depth understanding the function and network of AIC. This study also helps to enhance the accuracy of localization of epileptogenic zone in insular cortical epilepsy, improve the prognosis and protect the cognitive function; it has important clinical significance.

癫痫是严重威胁人类健康的常见神经系统疾病，约20-30%的癫痫患者需要接受外科手术治疗。岛叶癫痫，尤其是致痫灶位于前岛叶者临床症状学复杂、术后可能合并认知功能障碍，是癫痫外科的难题。开展前岛叶相关网络及功能研究对岛叶癫痫症状学解读、认知功能保护具有重要意义。既往研究多局限于神经影像平台，缺乏对前岛叶网络效应连接与认知功能皮层电生理作用机制的探索。本课题组前期结果初步阐释了前岛叶皮层与其它脑区的连接特征。本项课题拟纳入癫痫术前评估岛叶埋藏颅内电极者，借助功能影像、皮层-皮层诱发电位、认知行为学试验、皮层电刺激和脑电信号分析等方法，揭示前岛叶相关神经网络的连接属性，阐明前岛叶在认知任务状态下的皮层电生理作用机制。此研究有助于加深人们对前岛叶网络和功能特点的理解，对提高岛叶癫痫致痫灶定位准确性、改善预后及保护认知功能具有重要临床意义。

癫痫是严重威胁人类健康的常见神经系统疾病，约20-30%的癫痫患者需要接受外科手术治疗。岛叶癫痫，尤其是致痫灶位于前岛叶者临床症状学复杂、术后可能合并认知功能障碍，是癫痫外科的难题。本课题纳入癫痫术前评估岛叶埋藏颅内电极者，借助功能影像、认知行为学试验和脑电信号分析等方法，揭示前岛叶相关神经网络的连接属性，阐明前岛叶在认知任务状态下的皮层电生理作用机制。.课题组收集51例非神经系统疾病对照被试的PET图像，形成了基线数据，使用基于matlab的软件程序将基线数据与患者个体数据进行体素之间的对比，开发了一种适用于探索癫痫患者个体以及组水平脑网络的研究方法。利用上述方法，分别在岛叶癫痫和额叶癫痫患者中详细描绘了岛叶播散至其他脑区以及其他脑区累及岛叶的癫痫网络。在认知神经科学研究方面，我们证实了前岛叶在疼痛共情条件下会出现HFB能量增加；在注意任务中，我们阐述了以前岛叶为核心的突显网络以及背侧注意网络的响应表现为激活，默认网络为去激活。三个不同网络激活与去激活的顺序依次为背侧注意网络、岛叶突显网络和默认网络。此外，三个脑功能网络对于新异刺激的响应特征也存在差异。背侧注意网络和默认网络的时延拮抗性与受试者的注意状态存在相关性，且在任务状态下这种拮抗性是增强的。在社会分类任务中，前岛叶参与了种族分类，突显网络的激活或许是产生其他种族分类优势的机制。.岛叶癫痫网络的描绘，有利于鉴别诊断，制定侵入性评估策略和手术计划。本课题使用颅内脑电平台，以全新的角度，极高的证据级别深入探讨了岛叶在各种认知功能状态下的相关机制。这部分研究成果极大提升我们对共情，注意和社会分类神经机制的理解。