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0203.多單元活動(dòng)(MUA)
在記錄的微電極束中,70%(82/119)的微電極束中至少有1根導線(xiàn)顯示出多單元活動(dòng),平均每束有3根導線(xiàn)。記錄到多單元活動(dòng)的電極束比例在不同時(shí)間段有所不同,第一至第五時(shí)間段分別達到70.1%、50%、73.1%、85%和80%。
如圖8A所示,均方根值與至少記錄到一次多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量之間的關(guān)系并非線(xiàn)性。當均方根值約為7.4微伏時(shí),記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量達到最大值。當均方根值高于7.4微伏時(shí),隨著(zhù)均方根值的增加,記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量減少;而當均方根值低于7.4微伏時(shí),這種關(guān)系則相反。第一個(gè)廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)聚焦于均方根值大于7.4微伏的情況,并檢驗記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量與均方根值之間的關(guān)系,結果證實(shí)高均方根值對每束記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量有顯著(zhù)的負向影響(估計值±標準誤=-0.07±0.03,卡方值=47,p=0.034)。第二個(gè)廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)聚焦于均方根值小于7.4微伏的情況,并檢驗記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量與均方根值之間的關(guān)系,證實(shí)存在正相關(guān)(估計值±標準誤=0.47±0.08,卡方值=34.27,p<0.001)。
圖8.每束記錄到多單元活動(dòng)(MUA)的導線(xiàn)數量。A.每束中至少記錄到一次多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量在整個(gè)記錄過(guò)程中的情況,與該束所有導線(xiàn)測量的均方根中值的關(guān)系。藍色線(xiàn)使用局部平均的局部加權回歸散點(diǎn)平滑法(LOESS)擬合數據。垂直黑線(xiàn)繪制在擬合線(xiàn)的峰值處。B.由廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)得出的每個(gè)時(shí)間段內每束中至少記錄到一次多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量的估計邊際均值。條形表示95%置信區間的下限和上限。C.由廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)得出的每個(gè)時(shí)間段和記錄天數(0-6-13)中每束中至少記錄到一次多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量的估計邊際均值。條形表示95%置信區間的下限和上限。對于所有圖表,每個(gè)點(diǎn)代表一束,顏色編碼區分了5個(gè)時(shí)間段(紅色:第一時(shí)間段,藍色:第二時(shí)間段,綠色:第三時(shí)間段,紫色:第四時(shí)間段,橙色:第五時(shí)間段)。時(shí)間段之間的顯著(zhù)差異用星號表示(:0.05
檢驗總體多單元活動(dòng)在不同時(shí)間段之間是否存在差異的廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)顯示,時(shí)間段有顯著(zhù)影響(卡方值=16.52,p=0.002,圖8B,描述性統計見(jiàn)表5)。與第三時(shí)間段相比,第二時(shí)間段每束記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量顯著(zhù)更少(平均比率估計值±標準誤=0.42±0.12,p=0.016),與第四時(shí)間段相比也是如此(平均比率估計值±標準誤=0.34±0.11,p=0.007),與第五時(shí)間段相比同樣如此(平均比率估計值±標準誤=0.33±0.11,p=0.006)。
檢驗時(shí)間相關(guān)的多單元活動(dòng)(MUA)的廣義線(xiàn)性混合模型(GLMM)顯示,時(shí)間段有顯著(zhù)影響(卡方值=17.96,p=0.001),并且多單元活動(dòng)測量的天數也有顯著(zhù)影響(卡方值=57.59,p<0.001)。與第四時(shí)間段相比,第二時(shí)間段每束記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量顯著(zhù)更少(平均比率估計值±標準誤=-1.53±0.40,p=0.001),與第五時(shí)間段相比同樣如此(平均比率估計值±標準誤=-1.48±0.44,p=0.007)。在所有記錄天數之間,記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量存在顯著(zhù)差異(第0天與第6天相比:平均比率估計值±標準誤=1.62±0.19,p=0.001;第6天與第13天相比:平均比率估計值±標準誤=1.97±0.33,p=0.002;第0天與第13天相比:平均比率估計值±標準誤=3.19±0.51,p<0.001,圖8C)。在模型中引入時(shí)間段和多單元活動(dòng)測量天數之間的交互作用作為固定效應后,未發(fā)現任何顯著(zhù)的交互作用(圖8C)。
有趣的是,對于52束微電極,在整個(gè)記錄期間至少記錄到一次多單元活動(dòng)的導線(xiàn)總數,高于記錄第一天記錄到多單元活動(dòng)的導線(xiàn)數量,這反映了導線(xiàn)上多單元活動(dòng)的存在情況每天都有波動(dòng)(見(jiàn)補充圖3)。
在37束微電極中未記錄到多單元活動(dòng)。在大多數情況下,這可歸因于定位在灰質(zhì)之外,即腦實(shí)質(zhì)外(12束)、白質(zhì)中(3束),或者是從宏觀(guān)電極中伸出時(shí)出現故障(4束在CT掃描中不可見(jiàn))。對于8束微電極,平均均方根值較高(<10微伏)。最后,對于9束微電極,沒(méi)有明顯的原因解釋為何沒(méi)有多單元活動(dòng),因為它們位于灰質(zhì)中且均方根值<5微伏。
由于我們的目標之一是盡可能多地記錄伴有多單元活動(dòng)的癲癇發(fā)作,我們查看了能夠記錄到伴有多單元活動(dòng)的癲癇發(fā)作的患者數量。對于33名患者,我們能夠在至少一個(gè)微電極信號上記錄到至少1次癲癇發(fā)作(范圍為1到10次)且伴有多單元活動(dòng)。這33名患者在第一時(shí)間段占患者總數的40%,但每名患者的癲癇發(fā)作次數很少;在第二時(shí)間段占患者總數的28%;在第三至第五時(shí)間段占患者總數的76%。在這33名患者中,有12名患者記錄到多單元活動(dòng)的微電極位于癲癇發(fā)作起始區(SOZ)。
03.癲癇活動(dòng)長(cháng)期連續記錄的分析流程示例
這里描述的連續且長(cháng)期的記錄允許在主動(dòng)和被動(dòng)清醒狀態(tài)以及睡眠期間對癲癇事件進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)標注。圖9給出了方法部分(2.8節)中描述的分析流程的一個(gè)示例。在宏觀(guān)電極和微電極上都能看到癲癇棘波(圖9A和B)。微電極的高通濾波信號顯示出動(dòng)作電位,即多單元活動(dòng)(圖9C)。尖峰分類(lèi)分析分離出了兩個(gè)不同的單個(gè)神經(jīng)元,即單單元活動(dòng)(SUA)(紅色和藍色),它們具有不同的形態(tài)(圖9F)和放電特性(如通過(guò)它們的峰間間隔直方圖所示;圖9G)。這兩個(gè)神經(jīng)元的放電率都與發(fā)作間期癲癇棘波(IEDs)的局部場(chǎng)電位(LFP)相關(guān)(圖9D和E)。
圖9.與發(fā)作間期癲癇棘波(IEDs)的局部場(chǎng)電位(LFP)時(shí)間鎖定的單單元示例。A.由一個(gè)宏觀(guān)接觸點(diǎn)記錄的發(fā)作間期癲癇棘波。宏觀(guān)電極的顱內腦電圖(iEEG)信號以雙極導聯(lián)(M1-M2)顯示。B.與A中相同的發(fā)作間期癲癇棘波,由A中所示宏觀(guān)電極尖端的一根微導線(xiàn)(微導線(xiàn)1)記錄,信號經(jīng)過(guò)50赫茲的低通濾波。C.與B中相同的信號,但經(jīng)過(guò)500赫茲的高通濾波。濾波后的信號顯示出動(dòng)作電位(多單元活動(dòng))。D.微導線(xiàn)1信號的尖峰分類(lèi)結果是將動(dòng)作電位分離為兩個(gè)不同的假定單單元(紅色和藍色編碼)。紅色和藍色線(xiàn)條表示每個(gè)單元動(dòng)作電位的時(shí)間出現情況。E.由微導線(xiàn)1記錄的100次發(fā)作間期癲癇棘波的光柵圖。每個(gè)單元(紅色和藍色)的動(dòng)作電位時(shí)間與發(fā)作間期癲癇棘波時(shí)間鎖定,顯示出明顯的同步性。F.每個(gè)單元的動(dòng)作電位波形:1000個(gè)隨機時(shí)間進(jìn)程以及疊加的平均值。G.每個(gè)單元的峰間間隔直方圖。