癫痫发作外的发作癫痫样的活动区域影响认知gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

看到克林和樱桃白兰地(doi:gydF4y2Ba10.1093 / awx178gydF4y2Ba)科学评论这篇文章。gydF4y2Ba

认知障碍是常见的癫痫患者。在这些患者,发作痫性放电,也称为峰值,看到常规脑电图和被认为是与瞬态认知障碍有关。在这项研究中,我们研究了峰值的影响对记忆编码和检索,考虑峰值的空间分布与癫痫发病区以及解剖的大脑区域。六十七年药物难治性癫痫患者进行连续颅内脑电图监测在自由回忆任务延迟测试短期记忆。在这个任务中,受试者被要求记住和回忆列出常见的名词。我们量化的影响每个峰值的概率成功召回使用广义物流混合模型。我们发现左单侧性的癫痫患者发病区,峰值在癫痫发病区影响记忆编码,而在癫痫发作区内没有。此外,峰值在左颞下回、颞中回、颞上回、梭状回在记忆编码召回的几率减少了高达15%的峰值。峰值的几率也降低了检索词,效果更强,癫痫发作外的峰值区。这些结果表明,癫痫发病区域功能失调在基线,和支持的想法发作峰值破坏认知过程相关的潜在的组织。gydF4y2Ba

介绍gydF4y2Ba

癫痫是一种慢性癫痫,影响全世界超过6500万人(gydF4y2Ba恩gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba)。在这些患者中,认知和记忆缺陷是常见的投诉,其中一些不被传统的神经心理测试(gydF4y2Ba布莱克gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2000年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba王gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2011年gydF4y2Ba)。特征模式等脑电图记录发作高峰,有节奏的破裂,波放电,焦放缓并不总是伴随着明显的临床症状,但仍然可以损害病人的心理社会功能和生活质量(gydF4y2Ba福尔摩斯和Lenck-Santini, 2006年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba霍普gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2007年gydF4y2Ba)。这些电记录的模式相对于认知的调查可以追溯到1939年(gydF4y2Ba施瓦布,1939gydF4y2Ba),已经与认知和记忆障碍(gydF4y2BaRauschgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1978年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba亚特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1984年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba福尔摩斯和Lenck-Santini, 2006年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba克林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba吉里gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2016年gydF4y2Ba)。阐明这些电生理模式之间的关系和它们的功能的后果是一个至关重要的步骤,提高治疗和癫痫患者的生活质量。gydF4y2Ba

参数功能评估患者的癫痫涉及神经心理学测试,探索认知、行为、语言或运动障碍。这些测试提供信息等在全球范围内一个人是否可以安全地生活,返回工作或学校,或者开车。虽然重要的病人管理,这些措施是有限的能力评估的解剖位置与脑电图异常以及相关现象,比如癫痫发作高峰。由于这些原因,认知功能的更精确的测量是必要的理解机制的记忆和认知抱怨瘟疫的很大一部分癫痫患者。在这里,我们使用一个控制记忆任务在颅内脑电图监测评估的影响发作高峰与高空间和时间分辨率对记忆过程。gydF4y2Ba

颅内脑电图(iEEG)录音提供更精确的比非侵入式脑电图记录大脑活动。这些数据提供了一个机会来研究广泛的电生理与认知过程与更详细的(gydF4y2BaRauschgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1978年gydF4y2Ba;gydF4y2BaLachauxgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2012年gydF4y2Ba)。例如,iEEG一直用于研究人类认知的神经基础使用non-epileptic的大脑区域为正常健康的大脑,控制模型。典型的电生理模式是始终在各种性能的任务。记忆的研究中,有证据表明,电生理和血液动力学的变化发生在编码,称为随后的记忆效应(gydF4y2BaPaller和瓦格纳,2002年gydF4y2Ba;gydF4y2BaSederberggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2003年gydF4y2Ba)。高频振荡活动的神经元与特定的大脑皮层有关网络状态和被用来量化记忆形成的电生理机制和回忆。伽马振荡活动,例如,展品解剖、时间和功能特异性(gydF4y2Ba雅各布斯和发起的,2010年gydF4y2Ba)。早期研究表明,增加伽马海马的活动和左颞额叶皮质与成功的记忆形成有关,与以前的功能磁共振成像研究一致(gydF4y2BaSederberggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2007年gydF4y2Ba)。因此这些振荡的大小在广泛的网络编码显示同步的皮质区域可以作为预测成功的记忆(gydF4y2BaSederberggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2003年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在这项研究中,我们关注发作痫性放电,也称为峰值,记录在iEEG。癫痫发作高峰的存在紧密相关,尽管他们表示对区域的结构和功能异常,对病人的行为和生理的影响,关系到发作的活动尚未定义良好的(gydF4y2Ba斯宾塞gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2008年gydF4y2Ba)。EEG-functional MRI研究已经证实,发作高峰可能分为不同人群和一些导致新陈代谢的修改超出了临床上确定癫痫焦点(gydF4y2Ba小林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2006年gydF4y2Ba)。这表明癫痫灶的强化活动可能是有害的,一个更大的部分大脑的(除了焦点)和可能中断正常电生理和功能,一个概念引入“nociferous皮层”的gydF4y2Ba潘菲尔德和贾斯帕(1954)gydF4y2Ba。过去的研究表明负相关与全球激增的神经心理测试的内存和情报(gydF4y2BaRauschgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1978年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba亚特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1984年gydF4y2Ba)和一个特定的海马峰值对认知的影响(gydF4y2Ba克林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2013年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba吉里gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2016年gydF4y2Ba)。最近在一个独立研究恢复执行的活动内存协作研究小组,劣质的时间,中间暂时,顶叶峰值显示内存进程(产生负面影响gydF4y2Ba霍gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2016年gydF4y2Ba)。我们的目标是更具体量化的影响整个大脑的峰值水平,对癫痫发病区(但他)。gydF4y2Ba

不当的记忆编码和召回相关的发作飙升的地方强调针对性治疗认知功能障碍和潜在的改善癫痫灶的定位(gydF4y2Ba布莱克gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2000年gydF4y2Ba)。本地化的峰值是有用的但他只在某些患者(gydF4y2Ba沼泽gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba;gydF4y2BaGoncharovagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba),了解高峰的人群之间的差异可能更好的援助开始本地化。我们假设地区发作飙升将产生有害影响认知影响随后的记忆效应,这表明改变癫痫网络减少正常的大脑可能会积极影响认知的飙升。此外,地区潜在的但他被认为是破坏不仅最初的侮辱,而且反复发作,导致神经元丧失和认知能力下降(gydF4y2BaSutulagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2003年gydF4y2Ba)。量化的峰值对认知的影响相对于但他可能有助于阐明相关函数(或功能障碍)的组织。gydF4y2Ba

测试的总体假设在这个研究(i)发作峰值破坏记忆过程;(2)有一个可观测的功能解剖学这些峰值谎言;和(iii)外癫痫发作的癫痫样的活动区域破坏记忆过程而峰值在癫痫发作区内不有害的记忆。我们解决这些假设使用自动化在iEEG峰值检测延迟自由回忆任务和识别大脑区域与不正确的回忆。gydF4y2Ba

材料和方法gydF4y2Ba

参与者gydF4y2Ba

耐药性癫痫患者六十七年在宾夕法尼亚大学医院(gydF4y2Ban =gydF4y2Ba16)和托马斯·杰斐逊大学医院(gydF4y2Ban =gydF4y2Ba51)被包含在本研究中,并且由45男性和22岁女性,平均年龄为35.55(15-57范围,标准偏差(SD) = 12.17)。言语智商(IQ)确定使用韦氏成人智力量表。额外的主题信息了gydF4y2Ba补充表1gydF4y2Ba。共有6144个颅内电极植入所有病人临床监测期间,包括深度和硬膜下电极。药物监测期间减少或取消。认知测试(在下面描述)没有执行后发作,直到病人回到基线神经状态之前,这对每个主题根据不同癫痫符号学,post-ictal症状,癫痫发作期间和流产的药物(如氯羟去甲安定)。一般来说,认知测试后进行至少3 h广义强直性阵挛性的癫痫部分发作后和1 h。所有参与者提供知情同意制度审查委员会批准的程序在宾夕法尼亚大学和托马斯杰弗逊大学医院。gydF4y2Ba

延迟自由回忆任务gydF4y2Ba

延迟自由回忆情景记忆任务是用于调查记忆编码和回忆。每个试验中,受试者被要求记住一个单词列表15共同组成的高频名词,从池中随机抽取的,没有替换的高频英语名词(gydF4y2Bahttp://memory.psych.upenn.edu/WordPoolsgydF4y2Ba),其次是一个错误选择的任务,由简单的算术问题(gydF4y2BaSederberggydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2003年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba伯克gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2013年gydF4y2Ba)。语气,后从事自由回忆,鸣唱在任何顺序。一个单词列表/试验提供的示意图gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba。每个主题收到12-60这样的单词列表编码和回忆在每个会话,每个主题的试验数量以及会话的数量取决于主体的利益和可用性进行测试。gydF4y2Ba

一个计算机程序提出了刺激和记录主题的响应。每个试验始于一个加号提醒即将到来的演讲词。出现在1600 ms的加号紧随其后的是一个800 - 1200 ms空白间隔。每个单词就提出了1600 ms紧随其后的是一个800 - 1200 ms空白interstimulus间隔。受试者被要求大声朗读每个单词或确保注意力。表示一个单词列表后,介绍了一段短暂的干扰项之间的编码和召回时间减少近因效应经常观察到的自由回忆任务(gydF4y2Ba默多克,1962gydF4y2Ba)。这个干扰项期间受试者被要求解决一系列简单的算术问题组成的a + B + C, a, B, C是随机选择一位数正整数。参与者回应通过输入他们的答案到键盘上,通过一个尖锐的语气与反馈提供正确的答案和低沉的基调不正确的答案。女士每个干扰项持续了1600 - 2000年,其次是300 ms的语气并发的行星号表示回忆期的开始。回忆期持续了∼4500毫秒期间,受试者被要求回忆单词以任意顺序提出了编码期间和声音的反应被记录了下来。词提出了编码期间和检索召回期间被认为正确编码和正确回忆道。此外,从之前的编码时间,检索召回时期被认为是不正确回忆道。gydF4y2Ba

计算机向一个未使用的脉冲记录频道为了同步行为事件中与电生理记录记忆任务。这些脉冲的时间戳是用来注释iEEG录音。注释和iEEG录音转换到多尺度电生理学格式(gydF4y2BaBrinkmanngydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2009年gydF4y2Ba)和上传到IEEG.org进行分析。gydF4y2Ba

预处理和删除产物通道gydF4y2Ba

从400年到2000赫兹采样率不同。产物通道被确定通过计算线长度特征在每个通道和那些相差四倍多的意思是所有渠道删除(gydF4y2BaEstellergydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2001年gydF4y2Ba)。这个过程的目的是消除严重出土文物频道。gydF4y2Ba

峰值检测gydF4y2Ba

尽管复杂的方法在文献中,自动峰值检测已被证明是一项艰巨的任务完美的。很多探测器受到假阳性率高,一些文物特殊形态(gydF4y2Ba2002年威尔逊和爱默生gydF4y2Ba)和性能不同数据集的数据集。这个困难的另一个原因是反映在穷人两分的甚至在可靠性专家,这可能从41 - 80% (gydF4y2BaGaspardgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014年gydF4y2Ba)。然而,自动峰值检测我们的分析是一个合理的解决方案,因为我们采用高度敏感的算法;(2)我们的统计分析比较两组,将同样受到假阳性;和(iii)它提供了客观、量化的检测方法。因此,假阳性检测预计将均匀分布在每个词之间的个人陈述和任何差异意味着将调查。gydF4y2Ba

发布的一个算法gydF4y2BaJancagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2014)gydF4y2Ba所有患者被用来自动检测峰值。该算法适用于信号包络线来确定峰值造型背景活动和确定瞬态离群值。简单,信号被downsampled 200 Hz之前60 Hz带通和60 Hz切口过滤器被应用。每个通道的信号包络计算绝对值的希尔伯特变换。移动窗口的5 s 4 s重叠被用来信号包络的对数正态分布统计分布模型。κ的阈值gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba(模式+值)是用于初始峰值检测,κ的地方gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba= 3.65,根据经验通过交叉验证原始作者(gydF4y2BaJancagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014年gydF4y2Ba)。后初始检测和改善我们的阳性预测率,我们添加了一个空间滤波器来确定跨多个通道峰值。任何峰值在200多个频道女士被结合起来,作为一个高峰。候选人的一个子集峰值是由董事会所有患者随机选择和验证认证epileptologist(降低价格),以确保足够的性能,特别积极的预测价值。gydF4y2Ba

编码阶段被定义词后的一段时间内刺激前后续刺激。峰值的数量在此期间提取所有单词。峰值也分为解剖位置由电极的Talairach坐标后共同注册的口口相传post-implant CT pre-implant TgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba三核磁共振。峰值发生在多个大脑区域或双边为每个区域被认为是独立的。gydF4y2Ba

而延迟自由回忆任务最适合研究编码期间,我们还进行了分析基于方法的文献的检索时间(gydF4y2Ba伯克gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014年gydF4y2Ba)。回忆阶段之前就定义为1 s期成功的单词记忆。相比,这是一个基线时期失败的回忆,这是定义为1 s时期自由回忆试验在相同的主题和会话至少3000 ms远离任何的话语。这个1 s期time-matched每个召回会话的开始。峰值提取时间。gydF4y2Ba

统计分析gydF4y2Ba

一个随机效应被会话为每个主题包括嵌套。这允许我们模型对象之间的差异(与不同的基线召回率)以及可变性之间不同的会议在一个主题。logit链接函数允许我们的模型,一个二进制的结果(回忆与不召回)和解释估计系数的概率。固定效果代表平均效应在所有科目后删除主体和intersession可变性。确认需要混合,嵌套模型,用于测试模型的似然比检验符合前后顺序随机效应和协变量(gydF4y2Ba补充表2gydF4y2Ba和gydF4y2Ba4gydF4y2Ba)。尺度效应(优势比,或者)和置信区间(CI)瓦尔德报道有意义的统计数据在测试多个参数。似然比率报告在测试单个参数(区域分析)。提供进一步的信息模型gydF4y2Ba补充材料gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

癫痫发病区gydF4y2Ba

我们也试图确定峰值的影响确定了但他。这个分析57例临床局部但他被包括在内。每个病人的临床定位过程变化,并针对识别癫痫的病因学和发病地区(年代)。这个过程通常包括视频监控和病人报告本地化临床符号学和关联成像的发现以及电生理学。最后的但他决定通过专家共识。确定峰值相对于但他的影响,频道首次发病分为癫痫发作和non-seizure频道。自峰值可能发生多个频道,如果但他参与中的任何频道,被归类为癫痫发病高峰。同样,峰值外完全但他被列为non-seizure出现峰值。对编码和检索,GLMM改装的这两个反是;以及一个交互项临床但他偏侧性。gydF4y2Ba

区域分析gydF4y2Ba

所有67名受试者被包括在区域分析。每个电极分为区域对应Talairach阿特拉斯5级,其中包括Brodmann地区和海马体(gydF4y2Ba兰开斯特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2000年gydF4y2Ba)。由于电极定位的变化在病人,独立GLMMs适合区域包含电极从20或更多的病人。对于每一个地区,一个空模型包含连续词的位置,言语智商,和年龄是合适的,另一种模型的区域峰值是合适的。似然比检验的意义是由与Holm-Bonferroni familywise误差调整的方法(gydF4y2Ba河中沙洲,1979gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

代码的可用性gydF4y2Ba

MATLAB用于峰值检测和提取。R是用于统计分析和一代的人物。脚本可用数据的统计分析和生成gydF4y2Bahttp://github.com/hoameng/cognitive -峰值- 2016gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

总共有244/6144渠道确定为人工制品,从分析中删除。超过900名来自所有的病人被随机选中峰值检测和验证由董事会认证epileptologist(降低价格)。积极的预测率为72.2%。假阳性率为15.5%。所有检测到的峰值,12.3%的人认为不确定的。一个检测到的例子所示gydF4y2Ba补充图1gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

受试者平均召回率为24%(范围:4 - 48%,SD = 9%)。老年人能显著降低平均召回率(gydF4y2BatgydF4y2Ba(54)=−2.9,gydF4y2BaP =gydF4y2Ba0.005,gydF4y2Ba $RgydF4y2Ba {gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba jgydF4y2Ba }gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba$? >gydF4y2Ba= 0.1),但不是平均峰值率(gydF4y2Ba补充图2gydF4y2Ba)。没有显著差异平均召回率或平均利率飙升性(gydF4y2Ba补充图2 bgydF4y2Ba)。最初的词被召回与更大的准确性(gydF4y2Ba补充图2摄氏度gydF4y2Ba)。更大的语言智商召回精度(大gydF4y2BatgydF4y2Ba(40)= 3.133,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.003,gydF4y2Ba $RgydF4y2Ba {gydF4y2Ba 一个gydF4y2Ba dgydF4y2Ba jgydF4y2Ba }gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba$? >gydF4y2Ba= 0.177 (gydF4y2Ba补充图3gydF4y2Ba)。平均在患者中,23.7% (SD = 11.7%)的单词没有被召回发生没有峰值。患者左单侧性的爆发区域(gydF4y2Ban =gydF4y2Ba23)意味着较低的召回率比患者右边音的发作(gydF4y2Ban =gydF4y2Ba(26)gydF4y2BatgydF4y2Ba(47)= 3.1,gydF4y2BaPgydF4y2Bad = 0.9) = 0.003 (gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。此外,更大比例的峰值/电极发生身体的同侧的癫痫发病地区(左发作:gydF4y2BatgydF4y2Ba(36.3)= 4.2,gydF4y2BaPgydF4y2Bad = 1.33 < 0.001;正确的开始:gydF4y2BatgydF4y2Ba(38.1)= 4.5,gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001 d = 1.34) (gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

编码gydF4y2Ba

在编码阶段,增加数量的峰值在所有电极与降低召回相关(gydF4y2Ba $χgydF4y2Ba 2gydF4y2Ba (gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba )gydF4y2Ba$? >gydF4y2Ba= 8.64,gydF4y2BaPgydF4y2Ba= 0.003)。患者左单侧性的但他,但他之外的峰值对回忆有显著影响,而在没有峰值。对单侧性的患者发病地区,没有显著峰值与召回有关的性能,是否内部或外部但他(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。在大多数患者中,峰值外更频繁但他(gydF4y2BaPgydF4y2Ba< 0.001,gydF4y2BatgydF4y2Ba(66)= 7.78,gydF4y2Ba补充图5gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

十大地区的区域分析给出了gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba。所有区域所示的优势比gydF4y2Ba图3gydF4y2Ba。左颞叶结构如梭状回(BA 37)和颞下回20 (BA)是最重要的在多个比较与Holm-Bonferroni family-wise误差校正方法(gydF4y2Ba河中沙洲,1979gydF4y2Ba)。中间和颞脑回(BA 21/22)校正后也重要。每分的情节变化在痫性放电失败的回忆所示gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba分开,但他偏侧优势和显著的地区从上面的区域分析。这三个地区以及电极的位置显示在所有科目gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

检索gydF4y2Ba

在检索期间,增加飙升与减少检索。换句话说,更多的峰值发生在成功之前失败检索比1 s召回(gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。对于左单侧性的患者,但他的两个峰值内外减少检索。正确的单侧性的患者,只有峰值外,但他明显减少检索。在这两种情况下,峰值外,但他有一个大的影响在但他检索和峰值。并没有进行区域分析由于time-matched不足时期在病人和Brodmann地区。gydF4y2Ba

讨论gydF4y2Ba

我们表明,癫痫患者发作癫痫样的峰值出现在词表示导致失败的召回的可能性更大,这表明峰值破坏短期记忆编码。峰值检索期间也导致减少召回。这些影响是最强的单侧性的峰值。在编码期间,峰值外,但他左单侧性的患者显著降低回忆,发现没有出现在单侧性的患者。同样,峰值不管但他显著影响检索,但又与峰值外,但他更大的影响。最后,我们观察到的特定峰值颞叶结构功能与语言和听觉文字处理和非文字记忆是最有效的。我们的区域观察支持颞皮层的重要性在内存中编码和扩展它节约的空间分布峰值相对于癫痫发病区,峰值的偏侧性,量化的口头词召回峰值的影响的任务。gydF4y2Ba

我们发现在我们的峰值检测的准确性,我们审查的一个随机子集峰值同样代表所有的病人。在这一组,我们检测的阳性预测值为72%。此外,我们观察到的一个预期飙升和癫痫发作偏侧性之间的联系(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

在编码过程中,观察到峰值外,但他影响召回大于峰值在但他表明癫痫地区可能有某种程度的功能障碍在基线,在口头词汇记忆任务中,表现最突出左单侧性的患者(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。这些观察相关但他支持神经病理学研究显示神经损失在90%以上的颞叶癫痫的详细审查gydF4y2BaSutulagydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2003)gydF4y2Ba。此外,电生理学网络研究也表明癫痫发作的动态解偶联区域(gydF4y2Ba沃伦gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba伯恩斯gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014年gydF4y2Ba)。这个发现在临床领域有着潜在的影响。临床试验通常用于试图识别区域的雄辩的皮质为了权衡功能后果与手术切除的潜在好处。新的焦点外科技术,如激光消融,导致改善认知结果通过限制损害附属结构(gydF4y2BaDranegydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2015年gydF4y2Ba),限制的程度切除可能导致改善认知的结果。这是由“nociferous皮层”的概念,在病灶可能损害其他地区的功能,在这种情况下通过峰值。峰值之前已经被证明能够提供辅助信息在癫痫发作的临床映射区域在特定人群(gydF4y2Ba沼泽gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba),我们的研究结果表明,确定数量,即那些不影响认知,会改善但他本地化,从外科切除手术规划和认知结果。gydF4y2Ba

区域定位的峰值也阐明潜在的功能组织。我们的区域分析表明,峰值主要奔袭结构导致可怜的回忆,同意先前的研究在认知障碍使向侧面功能中断基于皮层发作痫性放电。具体来说,左侧和右侧峰值产生语言障碍和空间任务,分别为(gydF4y2Ba亚特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1984年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

峰值在左颞下回20 (BA)和附近的梭状回(BA 37)最重要的中断记忆编码。这些区域形成腹侧视觉记忆的空间通道和参与视觉处理的单词。大量研究相关的下颞叶功能与工作记忆任务在人类和灵长类动物(gydF4y2Ba诺gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1994年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba瓦格纳gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1998年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba近藤gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2005年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba瓦格纳gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(1998)gydF4y2Ba演示了通过功能核磁共振成像,能够记住语言经验预测的激活区域在左前额叶和颞皮层。gydF4y2BaHamamegydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2012)gydF4y2Ba最近观察到增加了放射性颞下回对应的视觉空间工作记忆负荷增加,表明该地区作为“视觉画板”在内存中维护。然而,这是一个只有一个病人的审判,我们显示,在67名患者,峰值在这个地区可能干扰记忆编码打断心理意象的呈现单词。gydF4y2Ba

词演讲期间,受试者被要求大声朗读每个单词了,既可能激活视觉和听觉结构参与文字处理除了记忆。梭状回(BA 37)具体功能与词识别和被称为视觉词形式区域彻底的反思gydF4y2BaMcCandlissgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2003)gydF4y2Ba。文学蕴涵在认知视觉单词的一个关键过程识别组一个词的字母在一起,一个集成的知觉单元(一个视觉单词形式的),一个函数梭状回参与。视觉词形式在左边的下颞叶皮层区域被证明能增加活动期间通过功能磁共振成像视觉词识别以及事件相关电位∼250毫秒后词表示(gydF4y2Ba波斯纳McCandliss, 1992gydF4y2Ba;gydF4y2Ba科恩gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2002年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba瓦格纳gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(1998)gydF4y2Ba和gydF4y2BaHamamegydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2012)gydF4y2Ba同样发现相关活动在梭状回口头记忆任务。我们的研究结果支持这一文学和扩展它的身体暗示的梭状回峰值可能阻碍成功的视觉识别文字记忆的词形式和维护。我们显示在gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba在单词没有回忆说,有一个增长高峰率对应的编码期间在英航37。虽然我们不能确定峰值之间的因果关系,单词记得,这些差异开始出现越来越多的字显示在一个给定的单词列表,表明峰值的影响可能表现为病人找到背单词更大的困难。gydF4y2Ba

有广泛的工作包括中间和颞叶的参与在内存中处理,特别是关于内侧结构如海马体和海马旁回(gydF4y2Ba乡绅和Zola-Morgan, 1991gydF4y2Ba;gydF4y2Ba乡绅gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2004年gydF4y2Ba;gydF4y2BaEichenbaumgydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2007年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba巴克斯特,2009gydF4y2Ba;gydF4y2BaRaslaugydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2015年gydF4y2Ba)。令人惊讶的是,我们并没有发现这些结构峰值影响,除了英航21和22。这些更多的横向区域记忆之间的关系尚不清楚。成像的一些研究表明,英航21和22参与处理听觉词形式以及句子的生成(gydF4y2BaGrasbygydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1993年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba锥盘gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2000年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba艾哈迈德gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2003年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba蒙蒂gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2009年gydF4y2Ba)。在这种情况下,它可能扮演一个角色类似于梭状回对听觉刺激受试者被要求大声朗读每一个单词,但额外的工作需要进一步解析这些区域内存的函数关系。gydF4y2Ba

值得注意的是,最近的一项研究颞叶癫痫患者10显示右侧海马排放显著降低性能的内存检索任务在人类和老鼠,但不是编码(gydF4y2Ba克林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2010年gydF4y2Ba,gydF4y2Ba2013年gydF4y2Ba)。虽然我们无法直接测试检索一个地区性的基础上,我们的研究结果一致,没有海马峰值对编码的影响。这在一定程度上是奇怪的,因为海马体被认为扮演一个角色在疏松的记忆的编码和检索(gydF4y2BaRaslaugydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2014年gydF4y2Ba)。然而,它是可能的,现有的海马病理学阻止峰值的影响展现,类似于我们发现,但他的关系。但他周围的相对健康的组织,比如,可能表现出更大的敏感性,允许我们在本研究观察功能的后果。gydF4y2Ba

此外,我们发现,峰值并不妨碍患者的编码正确的单侧性的但他(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)。考虑上下文我们先前的研究结果表明,奔袭峰值参与记忆编码,这可以解释为缺乏的左半球峰值对单侧性的患者(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)。然而,即使在对单侧性的患者有增加飙升期间的编码没有回忆的单词(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba),它提供了进一步的证据,是依赖于区域的峰值的影响。为了进一步确定区域的影响,我们进行了单独的分析只是对单侧性的病人,但是没有区域(半球)达到意义在编码(gydF4y2Ba补充表3gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

下颞叶参与记忆编码还支持在最近发现的活动内存恢复合作研究集团(gydF4y2Ba霍gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,2016年gydF4y2Ba)。有趣的是,他们报道的顶叶峰值结构产生影响,但他,我们没有发现。事实上,我们的分析表明,峰值损害回忆只有在但他之外,并在这些情况下,只有在左单侧性的病人。这可能是由于变化在病人的人口,对于大多数患者,但他并不经常发生(峰值gydF4y2Ba补充图5gydF4y2Ba)。此外,我们的分析调查整个大脑sublobar地区更大的特异性和Brodmann层面的区域gydF4y2Ba先天的gydF4y2Ba选择6个大脑区域。例如,我们最强的效果被发现在左侧梭状回、颞叶低劣的一部分,已联系语言构词法而不是涉及地区传统上被认为是在内存中。虽然有些难以调和的两项研究之间的差异,我们认为主要的补充研究的一个重要步骤理解上涨对认知的影响。gydF4y2Ba

在检索,峰值降低召回在左和右边音的患者(gydF4y2Ba表3gydF4y2Ba)。我们还观察到一个更大的峰值的影响以及减少差异相对于但他的影响。检索和编码之间的差异很难解释,但可能会与其他功能区域或电路在积极的参与检索,包括地区参与上下文检索(gydF4y2Ba弗里德曼和约翰逊,2000gydF4y2Ba)。这个观察之前见过了gydF4y2Ba克林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba谁证明海马峰值降低性能特别是在检索和不编码。以前的影像学研究也显示正确的参与单侧性的结构,如楔前叶专门在检索过程中,这可能会进一步解释我们观察到但他之外的右半脑峰值的影响(gydF4y2Ba弗莱彻gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba,1995年gydF4y2Ba)。有趣的是,这是支持的gydF4y2Ba克林gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(2013)gydF4y2Ba,他表明,海马峰值的影响是单侧性的右半球在检索。这可能表明,在左颞叶癫痫患者的语言优势已经转移到右侧颞叶,但在我们的例子中左半球峰值在患者左单侧性的但他仍然影响检索。进一步的研究使用认知任务旨在测试检索需要更精确地确定区域峰值的影响。gydF4y2Ba

定量模型gydF4y2Ba

解释模型的估计表明,每个激增英航37召回的几率减少15%,在BA 20召回的可能性减少∼8%飙升。gydF4y2Ba补充图4gydF4y2Ba显示相应的预测召回穗百分比估计从我们的模型。这意味着增加飙升的概率增加回忆和失败不一定是一种孤注一掷的机制。这些发现表明局部峰值和分析影响函数空间依赖的方式在一个给定的地区。最后,重要的是要注意,高峰出现在英航20日,21日,22日和37相关(r > 0.46),预计这些地区可能扮演类似的功能角色,尽管进一步的工作是必要的,以确定是否这个贡献是添加剂。gydF4y2Ba

限制gydF4y2Ba

虽然自动化峰值检测是一个困难的挑战完善和验证,我们相信一个自动化算法执行可接受真阳性率仍然让我们组间进行比较。此外,一个自动化算法允许目标检测峰值不存在差异两分的可靠性。gydF4y2Ba

我们已经表明,痫性放电不同部位的颞叶影响语言文字处理和记忆编码。我们辨别的能力影响其他结构受到电极覆盖(gydF4y2Ba图5gydF4y2Ba)。值得注意的是,我们的电极主要是皮质,除了内侧颞皮层下结构被深度询问电极。同样重要的是要注意,当评估峰值在检索的效果,我们做一个假设,任何time-matched期间没有任何声音话语是一段不成功的检索。另一个任务,例如Sternberg召回时间控制任务,应该用于验证这些发现。gydF4y2Ba

有丰富的文献支持的观念发作癫痫样的排放与认知障碍相关,所描述的gydF4y2Ba亚特gydF4y2Baet al。gydF4y2Ba(1984)gydF4y2Ba为“暂时的认知障碍”。虽然峰值影响记忆和其他认知过程,目前尚不清楚是否应该处理峰值在其它方面控制癫痫的临床管理(gydF4y2Ba毕聂已撤消,2003gydF4y2Ba)。此外,虽然我们已经表明,记忆编码影响峰值的空间分布方式,效果是相当小的大小取决于该地区(大约下降5%概率峰值在癫痫发病区;gydF4y2Ba补充图4gydF4y2Ba)。加上召回比例是有限的,首先,峰值对总体的结果病人认知和生活质量需要进一步研究。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

在这项研究中我们发现发作癫痫样的峰值阻碍记忆编码之外的礼物但他和左颞叶内,特别是在时间和梭形脑回。词检索也受到峰值无论左单侧性的但他的病人,只有峰值在正确的但他外单侧性的病人。这些结果表明,峰值不良性,可以扰乱视觉词汇识别以及非文字记忆过程。此外,我们的研究结果支持使用外科干预的备用皮层外的但他。具体地说,观察峰值影响大脑的某个特定区域表明这个地区可能功能没有峰值。需要进一步的研究来确定这种影响的大小相对于已知的癫痫患者的认知缺陷。gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba

缩写gydF4y2Ba
• 英航gydF4y2Ba

  Brodmann区域gydF4y2Ba

• GLMMgydF4y2Ba

  广义线性混合模型gydF4y2Ba

• 但他gydF4y2Ba

  seizure-onset区gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

我们感谢潘计算内存实验室提供数据和支持信息。gydF4y2Ba

资金gydF4y2Ba

这项研究是由美国国立卫生研究院(NIH),桑顿基金会和米卢斯基基金会赠款在宾夕法尼亚大学:NIH P20NS080181, U01NS073557, K23NS073801, R25GM071745 R01NS099348, T32NS091006。国际癫痫电生理学门户是由美国国立卫生研究院(U24NS063930)。gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba

补充材料gydF4y2Ba可在gydF4y2Ba大脑gydF4y2Ba网上。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

作者指出gydF4y2Ba