Netzwerkdynamik des elektro-magnetischen epileptischen Fokus bei Patienten mit fokaler kortikaler Dysplasie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Dr. Marcel Heers; Yiwen Li Hegner, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468174690

Eine fokale kortikale Dysplasie (FCD) resultiert aus gestörter neuronaler Migration während der fetalen Gehirnentwicklung. Es handelt sich um eine der häufigsten Ursachen für eine pharmako-resistente Epilepsie. Typischerweise ist die epileptische Aktivität und das Auftreten epileptischer Anfälle bei Patienten, die unter einer fokalen Epilepsie aufgrund einer FCD leiden, assoziiert mit dem Wachheitsgrad: Während des Schlafs besteht eine Prädisposition des epileptischen Fokus für epileptische Anfälle; im Wachen sind epileptische Anfälle dagegen selten. Biomarkern, die stabile Netzwerkzustände von solchen unterscheiden, in denen vermehrt epileptische Anfälle auftreten, sind von zentraler Bedeutung für eine Neurostimulationstherapie fokaler Epilepsien und können hilfreich sein, Patienten mit einer günstigen post-operativen Prognose bei epilepsiechirurgischem Eingriff zu identifizieren. Bei der FCD unterscheiden sich die Raten von hochfrequenter epileptischer Aktivität (FEA > 14 Hz) und von Spike-Slow-Waves im Wachen und im Schlaf. Unsere Hypothesen sind, dass die räumliche Ausdehnung von epileptischen Spikes und Slow-Waves, sowie die der spektralen Bandbreite von FEA lokale Marker der Dynamik des epileptischen Fokus sind, die es erlauben das Wechselspiel neuronaler Netzwerke sowohl innerhalb als auch zwischen Wachheit und Schlaf zu unterscheiden. Auf Netzwerkebene gehen wir davon aus, dass klassische Konnektivitätsmaße, wie Phasen- und Amplituden-Kopplung die lokale und regionale Synchronisation zwischen dem primär epileptogenen Areal und räumlich hiervon entfernten Gehirnregionen charakterisieren. Unser Ziel ist es lokale und regionale Netzwerk-Marker eines Ungleichgewichts neuronaler Aktivität mittels nicht-invasiver simultaner Magnetencephalographie/Elektroencephalographie (MEG/EEG) zwischen unterschiedlichen Wachheitsgraden zu unterscheiden. Nicht-invasives simultanes MEG/EEG mit Abdeckung des gesamten Kopfes ist bei FCD-Patienten besonders vorteilhaft, da die FCD typischerweise in neokortikalen Gehirnregionen in der Nähe der Kopfoberfläche auftritt, für welche MEG/EEG in beiden Modalitäten eine hohe Signalsensitivität und zeitliche Auflösung aufweist. Um unterschiedliche Netzwerkzustände bei diesen Patienten zu erfassen, werden wir ein „Hidden Markov Modell“ (HMM) implementieren, das verschiedene Netzwerkkonfigurationen statistisch erfasst, von denen wir annehmen, dass sie der Organisation des epileptischen Fokus zugrunde liegen. Die Kombination aller unserer lokalen und regionalen Marker ermöglicht uns eine detaillierte Charakterisierung des epileptischen Fokus während des Übergangs zwischen schlafbezogenen Gehirnzuständen und hilft uns potentielle Zielregionen und Parameter für die Neurostimulation zu erarbeiten und epilepsiechirugische Kandidaten mit günstiger postoperativer Prognose zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen