对个体海马癫痫发作进行成像以及反复癫痫发作的长期影响制造技术

本发明专利技术证实，腹侧海马点燃导致腹侧海马兴奋性环路发生功能重组。最明显的是与内侧前额叶皮层连通、fMRI上激活量增加以及电生理学上激活幅度增加。有证据表明点燃后焦虑增加。本发明专利技术提供了采用同步LFP

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对个体海马癫痫发作进行成像以及反复癫痫发作的长期影响
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请案主张于2019年12月6日提交的编号为62/945,012的美国临时专利申请案的优先权，上述专利全文并入本文以用于所有目的。

技术介绍

[0003]癫痫发作活动侵入涉及意识或心肺调节的关键环路时，事故或死亡风险均有所增加。目前仍然对此类癫痫发作的演变和传播方式知之甚少，但有证据表明皮层和皮层下环路均受累。记录癫痫发作的标准方法(例如电生理学和光学成像)的空间覆盖范围有限，无法捕捉与某些事件相关的全脑活动的演变。例如，局灶性进展为双侧强直
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阵挛性(FBTC)癫痫发作(以前被称为继发性全面性癫痫发作)难以治疗，且显著影响患者的生活质量和安全。fMRI能够提供全脑信息，并已用于可视化人类和动物的局灶性和全面起源的癫痫发作，但由于相关的运动活动会导致运动伪影，因此很难将其用于可视化FBTC癫痫发作。
[0004]一直以来都难以理解癫痫发作、点燃与亚阈值活动背后的关系，但是这对于癫痫的诊断和治疗至关重要。本文提供的方法可用于诊断癫痫并做出相应的治疗决策。这是一种新方法，能够首次定义癫痫发作、点燃与亚阈值活动之间的具体关系。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了用于分析与大脑中癫痫发作相关的事件(例如，模拟癫痫发作的事件)的方法和模型；包括评估功能性和电神经环路变化的影响。所述方法和模型可以包括，例如，单次癫痫发作分析、亚阈值刺激触发、局灶性进展为双侧强直
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阵挛性(FBTC)癫痫发作分析、兴奋性腹侧海马(VH)网络分析、游走性癫痫发作核心分析等中的一种或更多种。
[0006]在一些实施例中，提供了用于识别和定位个体中游走性癫痫发作核心的方法和模型。在一些实施例中，提供了用于治疗剂设计以治疗癫痫发作(包括但不限于FBTC癫痫发作)的方法和模型。在一些实施例中，所述游走性癫痫发作核心的识别用于识别癫痫发作起始区。分析方法可以包括但不限于确定电生理学，例如，局部场电位(LFP)和功能性磁共振成像(fMRI)。模型可以包括但不限于光遗传学模型，以及使用光遗传学刺激进行点燃和癫痫发作诱导。还可以使用其他刺激方法，例如电、磁、药理等刺激。优选可用于引起海马区等区域单次癫痫发作的刺激方法。刺激方法包括亚阈值活动。
[0007]本文提供的数据阐明了可通过同步电生理学和功能性MRI进行分析的点燃和癫痫发作诱导模型的使用情况。为了在动物模型中用同步LFP
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fMRI对单次癫痫发作进行成像，可以对所述动物作镇静处理，并给予短效神经肌肉阻滞剂，以避免所述动物在癫痫发作成像期间运动，用于此目的的示例性药剂包括但不限于右美托咪定镇静剂和维库溴铵。通过对与癫痫发作相关的个体癫痫发作事件进行成像，可以对其进行详细分析。例如，据证实，海马中缓慢游走性活动的核心提供了新的癫痫传播和泛化机制。模型包括已点燃的动物大脑，例如活动物，其可以是哺乳动物(例如，啮齿动物如大鼠、小鼠等)、非人灵长类动物等。
[0008]在一些实施例中，提供了癫痫发作的光遗传点燃模型，其中在动物模型中通过细
胞类型特异性光遗传学刺激诱导电图癫痫发作，然后所述动物在较长时间内提供可靠的FBTC癫痫发作诱导，其中所述较长时间可以至多为2周、至多为3周、至多为4周、至多为2个月、至多为3个月或更长。用于刺激的所述光激活多肽可以是，例如，通道视紫红质，包括但不限于CHR2。所述光激活多肽可以与在兴奋性海马神经元中表达的启动子可操作地连接。刺激模式包括一系列低于所述阈值的短而温和的刺激(例如约10Hz)，以触发癫痫发作，评价潜在的功能性环路变化。长而强烈的刺激(约40Hz)可用于评价癫痫发作环路动态。同步电生理学和fMRI可用于确定点燃所述腹侧海马中的兴奋性神经元以及癫痫发作诱导的影响。对单次诱导性癫痫发作的全脑网络动态进行的成像展示了局灶性和FBTC癫痫发作的传播情况。
[0009]本文提供的模型可用于设计和测试治疗性干预措施，例如手术、药理干预措施等，其中可确定治疗性干预措施对癫痫发作诱导和传播的影响。所述模型还可用于设计治疗癫痫共病的药物，例如所述最大的活动变化发生在所述内侧前额叶皮层(mePFC)，表明腹侧海马(vHip)与mePFC之间的兴奋性关系有所增进。设计用于治疗vHip
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mePFC环路功能障碍的疗法可减少与癫痫相关的共病，包括焦虑和认知缺陷。在一些实施例中，癫痫发作传播的这些变量用于指导癫痫的手术靶向和治疗开发。本文中的研究结果包括展示伴随癫痫发作的高幅度活动的缓慢游走性核心，并且经常在癫痫发作之前观察到。
[0010]在一些实施例中，提供了改进的癫痫手术方法。如本领域所知，此类方法需要可靠地定位癫痫发作起始区(SOZ)。本文内容表明，游走性海马核心提供了癫痫发作传播的基本机制，这可以影响SOZ定位。所述SOZ在整个癫痫发作期间可能并不活跃；癫痫发作活动的区域分布可以快速变化；活跃度最高的区域通常不是SOZ。标准临床SOZ识别方法包括，例如，单光子发射计算机体层摄影(SPECT)、电生理学等。用于检测SOZ的改进方法反映了对所述游走性核心的检测，以改进SOZ定位。
附图说明
[0011]图1：光遗传腹侧海马点燃持续数月，海马体积无变化。(A)将腹侧海马中的CamKII细胞作为光遗传点燃的目标，并植入用于刺激和电生理学的光极。将电极植入同侧内侧前额叶皮层进行电生理检查。右图：ChR2
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eYFP表达定位于腹侧海马的共聚焦图像。(B)对于光遗传点燃，每隔一天对大鼠进行一轮刺激，一天最多刺激12次，或者直到观察到Racine第5级癫痫发作。持续刺激，直到达到点燃标准：在当日前三次刺激内，观察到第5级癫痫发作。(C)83％(10/12)的大鼠在第7天被点燃，到第11天，所有大鼠均被点燃。(D)每只接受点燃的大鼠在每次刺激时的行为评分表明点燃成功。(E)每只大鼠为实现点燃而接受的刺激总数。(F)未点燃动物和已点燃动物的海马体积前后无显著变化。左图：同侧海马体积变化，t检验(t＝
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0.385，p＝0.703)，右图：对侧海马体积变化，t检验(t＝
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1.361，p＝0.187)。(G)在实现点燃后3周和12周，对大鼠亚组进行测试，确定动物是否保留有点燃表型。大鼠受到3次刺激。所有已点燃动物均出现Racine第5级癫痫发作，而对照大鼠均未表现出任何癫痫发作相关的Racine行为(每组n＝5)，表明点燃引起持续变化。所有数据均以平均值
±
s.e.m表示。p<0.05的阈值用于确定统计学意义。
[0012]图2：海马点燃会导致全脑海马连通性变化和焦虑加剧。(A)将腹侧海马CamKII细胞作为同侧腹侧海马(iVHip)和同侧内侧前额叶皮层(iMePFC)中用电极刺激以进行LFP记
录的目标。fMRI对整个大脑的27张切片进行成像。(B)同步LFP
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fM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于分析与大脑癫痫发作相关的事件的模型，所述模型包含：已点燃的动物大脑，其在受到刺激时，会提供反映功能性和神经环路变化的神经事件；并且允许分析由单次癫痫发作引起的所述神经事件。2.根据权利要求1所述的模型，其中对所述神经事件的所述分析包含电生理学和磁共振成像(MRI)中的其中一种或两种。3.根据权利要求1或2所述的模型，其中对所述神经事件的所述分析通过同步测量电生理学和功能性磁共振成像(fMRI)来进行。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的模型，其中所述刺激为电刺激，并且针对感兴趣区域。5.根据权利要求5所述的模型，其中所述感兴趣区域为海马。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的方法，其中所述反映功能性和神经环路变化的神经事件包含以下各项中的一项或更多项：局灶性进展为双侧强直
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阵挛性(FBTC)癫痫发作、兴奋性腹侧海马(VH)网络变化、亚阈值刺激触发变化以及游走性癫痫发作核心诱导。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述提供反映功能性和神经环路变化的神经事件的刺激为电刺激。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述电刺激通过光遗传学技术来传递。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述动物大脑包含经基因工程改造以包含光可激活多肽的神经元。10.根据权利要求9所述的模型，其中所述光可激活多肽为通道视紫红质。11.根据权利要求10所述的模型，其中所述通道视紫红质与在兴奋性海马神经元中表达的启动子可操作地连接。12.根据权利要求11所述的模型，其中所述启动子为钙调蛋白依赖性激酶IIα(CaMKIIα)启动子。13.根据权利要求8
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12中任一项所述的方法，其中所述提供神经事件的刺激低于触发癫痫发作的阈值。14.根据权利要求13所述的模型，其中所述刺激为约5Hz至约15Hz。15.根据权利要求13所述的方法，其中所述刺激被应用于评价潜在的功能性环路变化。16.根据权利要求8
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12中任一项所述的方法，其中所述刺激足以触发癫痫发作。17.根据权利要求16所述的模型，其中所述刺激为约35Hz至约45Hz。18.根据权利要求16所述的模型，其中所述刺激被应用于评价癫痫发作环路动态。19.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：李金亨，蔡文健，本，
申请(专利权)人：小利兰，
类型：发明
国别省市：