Nestabilita efektivní konektivity uvnitř epileptogenní sítě

Abstract

Jednou z možností léčby farmakorezistentní epilepsie je chirurgické odstranění tzv. epileptogenní zóny. V epileptogenní neuronální síti můžeme identifikovat uzly, které se aktivně podílejí na genezi záchvatu. Tyto uzly vykazují nestabilní efektivní konektivitu se zbytkem sítě. Cílem práce je identifikace nestabilních uzlů, jejich lokalizace ve vztahu ke klinickému hodnocení a vliv na pooperační výsledek. Bylo analyzováno 300 preiktálních iEEG signálů 31 pacientů s fokální kortikální dysplázií (FCD). Pro odhad časového vývoje efektivní konektivity byla použita směrová přenosová funkce (DTF). Míra nestability byla měřena trojicí metod: Tukeyho kritériem, algoritmy k-means a Gaussian Mixture Model. Nestabilní konektivita byla potvrzena v pásmu 101-150 Hz v kanálech uvnitř epileptogenní zóny a využita jako biomarker pro zaslepenou identifikaci nestabilních uzlů. Nestabilní uzly sítě statisticky korespondovaly s klinickým hodnocením zejména u podskupiny pacientů s FCD typu II. Vyšší nestabilita konektivity u FCD typu II než u typu I koresponduje se strukturální organizací neuronů v lézi, nicméně vliv resekce nestabilních uzlů na pooperační výsledek nebyl prokázán.

One of the treatment options for pharmacoresistant epipsy is surgical removal of the epileptogenic zone. In the epileptogenic neural network we can identify nodes that are actively involved in the seizure genesis. These nodes show unstable effective connectivity with the rest of the network. The aim of this work is to identify unstable hubs, their localization in relation to clinical evaluation and the effect on surgical outcome. We analysed 300 preictal iEEG signals of 31 patients with focal cortical dysplasia (FCD). A directed transfer function (DTF) was used to estimate variability of effective connectivity over time. The rate of the instability was measured with three methods: Tukey's threshold, algorithms k-means and Gaussian Mixture Model. Unstable connectivity was confirmed in the range 101-150 Hz in channels within the epileptogenic zone and used as a biomarker for blinded identification of unstable hubs. The unstable hubs of the network statistically corresponded with clinical evaluation, mainly in the subgroup of patients with FCD type II. Higher connectivity instability in type II FCD than type I corresponds to structural organisation of neurons in lesion, however effect of unstable hubs resection on surgical outcome has not been proved.