罗兰癫痫中丘脑皮层连接减少

罗兰蒂克型癫痫的丘脑皮层神经连接减少

罗兰蒂克型癫痫（Rolandic Epilepsy, RE），亦即带有中颞棘波的自限性癫痫（self-limited epilepsy with centrotemporal spikes, SELECTS），是最常见的局部发育性癫痫脑病。这种癫痫通常伴随短暂的轻度至严重的认知症状，以及由感觉运动皮层引发的睡眠栓道棘波和癫痫发作。尽管大多数患有RE的儿童在活动期内能够通过正式测试检测到认知缺陷，这些癫痫发作和认知问题最终会自限并消失。然而，仍有许多问题未得到解答，例如：具体的神经机制是什么，哪些因素决定了症状的消失以及这种癫痫的长期影响是什么。正是在这种背景下，本研究旨在更深入地探索解决罗兰蒂克型癫痫症状的神经连接变化。

研究来源

本研究由位于波士顿的多家机构联合进行，包括麻省总医院神经科、波士顿大学神经科学研究生项目、波士顿大学数学与统计学系及系统神经科学中心，以及哈佛医学院。该研究文章发表在2023年5月的《Clinical Neurophysiology》期刊。

研究流程

实验设计与流程

本研究共包括以下几个主要实验步骤： 1. 受试者选取： 本研究纳入了22名符合国际癫痫分类联盟（1989版）诊断标准的RE儿童（10名处于活跃期，12名症状已解决），以及13名无癫痫或已知神经系统疾病史的年龄匹配的健康对照儿童。所有参与者年龄在4至15岁之间。 2. 数据采集： 进行MEG（脑磁图）记录，包括左侧和右侧正中神经刺激诱发场测量，以及结构和扩散MRI（磁共振成像）记录。MEG数据记录使用306传感器系统，采样率为2035 Hz。 3. 数据处理和分析： 对MEG数据采用最小范数估计（MNE）方法进行分析，以评估皮层电流分布，N20诱发反应在对侧体感皮层中被识别并记录下传导时间。 4. 后续分析： 使用自由软件（FreeSurfer）对T1-MPRAGE和T2-FLAIR MRI数据进行丘脑体积的体积估计，并应用概率纤维追踪（Probabilistic Tractography）评估丘脑皮层结构连接。

实验流程细节

MEG记录和处理： 在对参与者的MEG实验中，通过正中神经和视觉刺激收集了相应的诱发场数据。在每次记录过程中，头部位置大约每四分钟记录一次，通过合理的头部与头盔距离值判断是否合格。数据收集期间，要求受试者保持清醒并通过视频监控。

MRI记录： 所有参与者都进行了结构和扩散MRI记录，尽量安排在距离MEG记录最近的日子进行（中位数0.0天）。所有成像结果均由神经放射学家进行视觉检查，以确认没有明显的结构异常。

数据分析： 首先，提取和处理MEG和MRI数据，在皮层源空间检测和测量平均诱发场；其次，评估丘脑体积和腹侧丘脑区域与传导时间的关系；最后，通过概率纤维追踪评估丘脑皮层结构连接。

主要研究结果

传导时间的变化

• 体感诱发场（SEF）传导时间差异： 与对照组相比，RE儿童尤其是已解决症状组，显示出显著延长的正中神经体感诱发场N20传导时间（P=0.042，效应大小0.6 ms）。
• 视觉诱发场（VEF）无差异： RE儿童与对照组之间在视觉诱发场（P100传导时间）上无显著差异（P=0.83）。这表明传导延迟主要集中在罗兰蒂克皮层感官方面。

丘脑体积与传导时间的关系

• 丘脑体积的预测： 一般丘脑体积与SEF传导时间无显著预测关系（P=0.11），但腹侧丘脑区在RE儿童中显著增大（P=0.037）并与传导时间呈正相关（P=0.023）。
• 白质结构连接与传导时间： 白质结构连接与SEF传导时间无显著关系（P>0.3）。

研究结论及意义

本研究证明了在RE儿童中，正中神经SEF传导时间的延长反映了罗兰蒂克丘脑皮层回路的局部连接异常，并且这种异常在症状解决时仍然存在。这一发现进一步支持了丘脑皮层回路在RE症状表达和解决中的重要作用，揭示了这种回路的持久结构和功能异常可能提供对症状解决的补偿机制。

研究的亮点与意义

• 新颖的生物标志物： 通过测量正中神经SEF传导时间，研究团队提供了RE新的生物标志物，帮助定位解剖学上的破坏点。
• 进一步的病理生理学理解： 研究结果为理解这种常见儿童癫痫症状解决的病理生理学机制作出了新贡献。此外，研究揭示的丘脑体积与传导时间的关系可能反映出丘脑层面上增加的抑制性处理策略，为未来的机制研究提供了方向。

本研究的发现不仅为RE提供了新的诊断工具，也为神经生理学领域在探索疾病机制及其解决策略方面提供了重要参考。