Wolne oscylacje kontrolują międzypadaczkowe wyładowania w ludzkiej sieci wzgórkowo-korowej związanej z epilepsją
Slow Oscillations Gate Interictal Spikes Across the Human Thalamocortical-Epileptogenic Network
W skrócie
[Preprint - wstępne wyniki] Badacze odkryli, że wolne fale mózgowe pojawiające się podczas snu są ściśle związane z występowaniem nietypowych wyładowań elektrycznych u osób z oporną na leczenie epilepsją ogniskową. Umożliwia to przewidywanie, w którym momencie dojdzie do takich wyładowań na podstawie aktywności mózgu przed ich pojawieniem się. Wyniki sugerują możliwość opracowania personalizowanych urządzeń, które mogłyby automatycznie powstrzymywać te niebezpieczne wyładowania poprzez stymulację mózgu.
Oryginalny abstract (angielski)
Background: Slow oscillations (SOs; 0.5-1.5 Hz), a hallmark of non-rapid eye movement (NREM) sleep, are associated with a marked amplification of interictal epileptiform spike (IIS) activity in focal epilepsy. However, the network-level organization of this effect across the thalamocortical-epileptogenic system, and whether IIS-permissive SOs can be predicted from pre-onset brain states, remain unclear. Methods: We analyzed simultaneous scalp EEG and stereo-EEG (SEEG) recordings from 6 patients with drug-resistant focal epilepsy across 24 full-day recording days, sampling prefrontal cortex (PFC), thalamus, and seizure onset zone (SOZ). SO-IIS coupling was characterized across vigilance states using peri-event and phase-based analyses, with a gamma-based validation step to reduce contamination by IIS-related slow potentials. Pre-onset phase-amplitude coupling (PAC) was compared between IIS-permissive and non-permissive SOs. Results: SO-IIS coupling was observed across all regions, with the strongest and most temporally precise pre-trough IIS clustering in the SOZ (peak 4.4% in NREM), exceeding PFC (1.7%) and thalamic coupling. Thalamic coupling was preserved across wakefulness and NREM and was significant in 7/11 nuclei, with nucleus-specific phase preferences. SO morphological features, particularly up-slope and peak-to-peak amplitude at PFC contacts, predicted IIS occurrence in the SOZ. Pre-onset PAC differed significantly between permissive and non-permissive SOs across regions. Conclusions: SO-IIS coupling is a distributed, network-level phenomenon with region- and state-specific characteristics, and pre-onset PAC provides a predictive signature of IIS-permissive brain states. These findings support the feasibility of developing personalized, closed-loop neuromodulatory strategies targeting SO-gated IIS suppression in focal epilepsy. Keywords: Slow oscillations; Interictal epileptiform spikes; Focal epilepsy; Closed-loop neuromodulation; Phase-amplitude coupling