【中国声音】癫痫发作过程中，固有网络内部和固有网络之间的传播，哪个更强？一项颅内脑电图的研究

近日，首都医科大学附属北京天坛医院神经外科张凯教授团队在神经科学期刊《Neurobiology of Disease》发表了题为《Does seizure propagate within or across intrinsic brain networks? An intracranial EEG study》的研究论文。本研究针对于前期研究，通过定量分析癫痫发作传播过程中颅内脑电记录到的快速活动研究癫痫传播模式，证实了癫痫传播遵循脑固有网络的内部传播优势特征。

背　景

癫痫是一种常见的神经系统疾病，全球约有1%的人口受到其影响。约三分之一的患者对药物治疗无效，即药物难治性癫痫（Drug resistant epilepsy, DRE）。对于DRE的患者，手术切除癫痫灶可以使他们获得无癫痫发作的可能。在癫痫术前评估中，确定癫痫传播轨迹和明确癫痫起始区至关重要。

既往研究一直在探索癫痫发作的传播轨迹。过去认为，癫痫发作通过依次激活附近的皮质回路而传播至邻近区域，这在杰克逊癫痫（Jackson seizure）中常见。然而，越来越多的研究发现，癫痫发作也可以迅速传播至较远的功能连接脑区。

大脑内存在着多个内在固有网络（Intrinsic network, IN），这些网络在静息状态下可以通过功能磁共振成像（fMRI）的BOLD信号检测到。YEO等人将全脑分为7个网络：视觉网络（VN）、躯体运动网络（SMN）、背侧注意网络（DAN）、腹侧注意网络（VAN）、边缘网络（LN）、额顶叶网络（FPN）和默认网络（DMN）。癫痫发作对IN所掌控的认知功能产生影响，表明癫痫和功能网络之间存在紧密联系。然而，目前还缺乏大规模人体研究的直接证据，将癫痫传播模式与IN之间的关系联系起来。

为了填补这一研究空白，本研究收集了大量DRE患者的颅内脑电图（SEEG）数据，并通过定量分析癫痫发作过程中的快速活动（Ictal fast activity, IFA）来研究癫痫传播模式。本研究比较了同一内在网络和不同内在网络电极之间的IFA特征差异，以探索癫痫传播与内在网络之间的关系。

方　法

本研究纳入2016年-2018年在北京天坛-丰台癫痫中心行SEEG监测的43例DRE患者，共纳入了81次癫痫发作数据。根据患者术前MRI和电极埋藏术后CT，进行电极定位，计算所有电极双极参考后的MNI空间坐标，并根据YEO7图谱获取导联的YEO7分区。对于每一次发作，通过自编写代码定量分析发作过程中的IFA特征，包括致痫指数（EI）、时间参与（TI）和能量比指数（ERI）。每次发作中EI=1的导联即为每次发作的起始区，记录其YEO7序号，将本次发作按照该自网络起始纳入统计。采用线性混合模型对同一内在网络内和不同内在网络之间的IFA特征进行统计学分析。

结　果

在81次癫痫发作中，18次起始于VAN，14次起始于DAN和DMN，12次起始于SMN，9次起始于LN和FPN，5次起始于VN。43例患者共计埋藏4132个导联，其中纳入分析的位于YEO7网络的导联有1896个。

图1：A. 纳入分析的导联分布；B. 纳入分析的发作起始在IN的分布；C. 纳入患者病理分布。

线性混合模型结果显示，IN内的导联表现出更高的EI、更早的IFA参与和更强的高频能量。根据病理、癫痫发作类型和癫痫发作起源脑叶进行分组的亚组分析，进一步证实了这些发现。

图2：A. 每个IN内和整个网络中的网络内和网络间的EI值；B. 每个IN内和整个网络中的网络内和网络间的TI值；C. 每个IN内和整个网络中的网络内和网络间的ERI值。

图3：A. 不同病理类型中网络内和网络间的EI值；B. 不同癫痫发作类型中网络内和网络间的EI值；C. 不同起源脑叶中网络内和网络间的EI值。

随后将欧氏距离与IFA特征值进行相关分析。Spearman相关分析表明，随着欧氏距离增大，EI减小、TI延长、ERI减小。既往研究证实，IN连接主要在50mm范围内显著分布。本研究结果与之前的研究结果一致，证实了网络内的更强传播优势，特别是在50mm阈值内。

图4：随着欧氏距离增大，EI减小、TI延长、ERI减小。在50mm阈值内，网络内有更强的传播优势。

为了探索起源于不同IN的IFA传播特征，根据IFA相关指标构建出了相应的矩阵。置换检验证实了之前关于网络内连接的发现。在关于EI、TI和ERI的6/7、4/7和4/7网络中发现了统计上显著的网络内连接。同时提供了对跨网络癫痫传播的方向性的深入了解。接下来，研究了不同IN起源的癫痫发作的特征差异。七个IN之间的EI存在显著差异，DAN和VAN中的EI较高。来自LN的发作传播较慢，而来自DAN、SMN和VAN的传播较快。ERI也存在显著差异，VN起源的发作ERI较低。这些结果描述了源自不同IN的癫痫发作的传播轨迹偏好。

图5：不同IN起源癫痫发作传播特征差异。

结　论

本研究提供了人类皮质IN内部和IN之间的癫痫发作活动图谱。结果表明，在癫痫传播过程中，IN内相对于IN间占主导地位。本研究结果有助于我们进一步了解癫痫发作动力学与IN信息处理的关系。

Guo Z, Zhang J, Hu W, Wang X, Zhao B, Zhang K, Zhang C. Does seizure propagate within or across intrinsic brain networks? An intracranial EEG study. Neurobiol Dis. 2023 Jul 3;184:106220. doi: 10.1016/j.nbd.2023.106220. Epub ahead of print. PMID: 37406713.

首都医科大学附属北京天坛医院郭志浩博士为此文的第一作者，首都医科大学附属北京天坛医院张凯教授和张弨副教授为此文的共同通讯作者。

第一作者简介

郭志浩博士

首都医科大学附属北京天坛医院

博士研究生，师从首都医科大学附属北京天坛医院张凯教授，主要研究方向为癫痫的颅内电生理机制

以第一作者/共同一作发表SCI论文5篇，包括Journal of Neurosurgery、Neurobiology of Disease、CNS Neuroscience & Therapeutics等

作为项目主要成员参与科技部“十四五”国家重点研发计划“基于国产迷走神经刺激器的临床应用解决方案研究”

多次参与国内外学术会议并做壁报展示和发言，包括中华医学会功能神外年会、美国癫痫学会年会等

担任World Journal of Pediatrics杂志审稿人

通讯作者简介

张弨副主任医师

首都医科大学附属北京天坛医院

副主任医师，副教授

美国Stanford大学人类行为与认知实验室访问学者

北京抗癫痫协会青年委员，亚洲癫痫外科协会理事

长期从事癫痫与功能神经外科的临床和科研工作。擅长癫痫外科基于症状学，影像与脑电后处理相关的术前评估以及外科手术治疗。擅长基于颅内电生理平台的神经科学相关研究。主持多项国家和省部级课题和基金

张凯主任医师

首都医科大学附属北京天坛医院

癫痫外科病区主任，教授，博士生导师，主任医师

担任中国抗癫痫协会神经调控专业委员会副主任委员，中国医师协会神经外科医师分会功能神经外科专家委员会副主任委员，中国医师协会神经调控专业委员会委员，中华医学会神经外科分会功能神经外科专家委员会秘书委员

长期从事功能性疾病的诊断治疗、临床教学及科研工作，在国内率先开展激光间质热疗技术治疗局灶性癫痫，率先开展影像学后处理技术用于术前评估，改变了国内癫痫术前评估的模式

第一完成人发表相关论文121篇，总引用量1594次，h指数为21，封面论文2篇，包括Brain、PNAS和Epilepsia等高水平杂志

承担国家重点研发计划资助、国家自然科学基金和首都卫生发展科研专项等10余项

作为国际抗癫痫联盟（ILAE）协作组成员参与撰写国际影像白皮书

主编或主译《神经外科手术图谱》等专著7本

曾获国家科学技术奖一等奖、华夏医学科技奖一等奖和北京市科学技术奖一等奖

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