癫痫发作早期预警信息的监测理论与方法研究

全世界目前约有5000万癫痫病患者，其中近四分之一的患者目前仍没有有效的治疗方法。由于癫痫发作具有突发性和不规律性，因此实现癫痫发作的早期预警是突破癫痫治疗瓶颈的关键问题。然而，现有的方法在预警时间提前量和误判率等方面存在不足，无法在临床广泛应用。针对这一问题，我们提出"以空间争取时间"的癫痫发作早期预警信息的监测理论。通过监测癫痫灶内局部癫痫性神经元群的放电活动，可以在异常电活动向外传播、使更多神经元发生同步兴奋之前提早获取预警信息。为了实现对局部癫痫性神经元群放电信息的采集，我们利用所掌握的柔性微电极阵列技术，开发一种新型具有高空间分辨率的颅内脑电监测方法。在实现监测电极与大脑皮层良好的共形贴附性和柔软度匹配的同时，将电极阵列的空间分辨率提高到0.2mm。我们基于这种方法，验证并实现"以空间争取时间"的理论和早期预警的方案，为研究和开发癫痫发作的早期预警方法提供理论依据和实用技术。

本项目工作研究开发了具有微米尺度的皮层脑电监测技术（Micro-ECoG）, 可以在高空间分辨监测颅内皮层脑电的同时施加电刺激。在癫痫病的研究和临床应用中，有望同时实现具有高空间分辨的癫痫发作监护、癫痫灶定位、大脑功能区定位、以及电刺激调控癫痫发作。同时，项目构建了青霉素急性诱发癫痫模型，设计实现了电极片的颅内植入和长时间颅内脑电监测，并初步验证了Micro-ECoG电极的生物相容性。接下来，利用Micro-ECoG监测技术获得高空间分辨的脑电信号，通过对皮层脑电多导联棘波发放的平均时序分布、以及平均棘波发放时间间隔，基本实现了判断每一只大鼠的癫痫灶位置。进一步的研究利用Micro-ECoG施加电刺激调控大脑的活动规律的能力，尝试对皮层施加刺激来抑制癫痫发作，取得了一定的效果。部分试验组的棘波同步发放时间明显延后、发放频次也大幅下降。未来通过采用更为可靠的癫痫模型（个体差异较小）、并进一步研究刺激部位的选择，有望为电刺激干预癫痫发作提供技术和研究基础。