Новый статистический подход к анализу пациентов с эпилепсией позволил раскрыть подробности о внутренних сетях их мозга. По словам исследователей из Университета Райса, полученные данные могут привести к лучшему пониманию и лечению этого заболевания.
Специалист по статистике риса Марина Ваннуччи и ведущий автор Шэрон Чианг, член M.D./ Ph.D. студент Медицинского колледжа Райса и Бейлора и их соавторы подробно описали свою технику анализа данных мозговой активности пациентов с эпилепсией и контрольных групп, чтобы увидеть, как различные структуры в мозге спонтанно взаимодействуют.
Результаты показали различия в связности мозга между группами. В одном случае они показали, что структуры, которые планируют, а затем активируют движение, которые, как правило, взаимодействуют в одном направлении у контрольных субъектов, могут иметь аномальные двунаправленные взаимодействия в мозге пациентов с височной эпилепсией.
Исследование опубликовано в журнале Human Brain Mapping.
Команда Райса подошла к своему анализу мозга примерно так же, как метеоролог использует радар для предсказания погоды. Вместо ветра и воды они смотрят на изменение кровообращения в изображениях мозга, которые изображают динамические связи между структурами.
"Височная эпилепсия – это форма фокальной эпилепсии с припадками, исходящими из височной доли мозга. Однако затронута сеть регионов, что видно из результатов исследования," сказал соавтор Джон Стерн, директор клинической программы по эпилепсии в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и содиректор Центра судорожных расстройств Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
"Идея состоит в том, что при лучшем понимании движущих сил в этих сетях в будущем будущие методы лечения могут разрушить эти сети и предотвратить эпилептические припадки," Чан сказал.
Новый подход основан на байесовской вероятности, которая не дает окончательных ответов, но "степени веры" основанный на силе доказательств.
Исследователи использовали два типа данных от пациентов с височной эпилепсией и здоровых контрольных субъектов. Первая, функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), детализировала сети состояния покоя мозга, которые, как считается, контролируют функции более высокого порядка, включая внимание, исполнительный контроль и язык. Функциональная МРТ создает карты мозга на основе оксигенированного кровотока, связанного с нервной активностью.
Вторая, стандартная МРТ, детальные структурные связи в мозге, которые считаются необходимыми для эффективного общения. По словам Ваннуччи, интеграция обоих типов данных позволила улучшить вывод.
Расширенные сеансы визуализации в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе позволили статистикам смоделировать связи между структурами в мозгу пациентов с эпилепсией и сравнить их индивидуально или вместе друг с другом и с контрольной группой.
Данные сканирования нескольких пациентов и контрольных субъектов помогли собрать воедино идеи, недоступные при использовании отдельных методов, таких как электроэнцефалография или позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ).
"Статистический подход имеет преимущества," сказал Ваннуччи, который возглавляет Департамент статистики Райс. "Во-первых, мы используем данные нескольких субъектов. Вместо того, чтобы оценивать сети по отдельным людям и затем усреднять их, мы оцениваем сети на уровне эпилептических и контрольных групп, используя все данные сразу. Затем мы можем искать различия между двумя сетями и во времени.
"Мы принимаем во внимание то, что мы называем неоднородностью, учитывая различия между одним человеком и другим," она сказала. "Это позволяет нам получить более точные оценки. В конце концов, у нас меньше ложных срабатываний, поэтому сеть, которую мы можем построить, более надежна.
"В конечном счете, мы хотим понять, чем отличается эта связь и влияние эпилепсии на связи во всем мозге," она сказала.
Ваннуччи сказал, что результаты с использованием данных фМРТ подтвердили несколько ранее известных связей, обнаруженных с помощью электрокортикографии. Одним из них, например, была последовательная активация во время моторных задач премоторной коры, затем первичной соматосенсорной коры, затем первичной моторной коры в здоровом мозге.
Но он также выявил новые связи у пациентов с височной эпилепсией, включая двустороннюю связь между премоторной и первичной соматосенсорной корой. Исследование показало, что эпилептический мозг задействует другие части мозга для выполнения задач, требующих внимания. Мозг пациентов с эпилепсией может иметь меньшие общие области и меньшую интенсивность активации в их сетях бдительности, которые держат мозг готовым к поступающим стимулам. Исследование обнаружило различный пространственный паттерн для эффективных подключений к сети бдительности и из нее у пациентов по сравнению с контрольной группой.
"В настоящее время хирургическая резекция является методом выбора для некоторых пациентов с резистентной с медицинской точки зрения эпилепсией," Чан сказал. "Однако, если драйверы в этих сетях могут быть идентифицированы и, возможно, стимулированы, а не полностью удалены, это потенциально может позволить более целенаправленное лечение."