八月27,2018

心脑连接可能是癫痫的预测生物标志物

小儿癫痫发作儿童的3 Hz尖峰和波放电。图片来源:维基百科。

宾夕法尼亚州立大学的研究人员研究了脑部疟疾的小鼠模型后发现,与大脑活动异常有关的心跳异常可能会导致预测遭受物理或传染性脑部感染的对象最终癫痫发作的能力。

“我们正在以史蒂文·希夫(Steven Schiff)(神经外科,工程科学与力学和物理系工程学教授,神经工程中心主任)领导的项目开发一种小鼠模型 宾夕法尼亚州神经工程中心工程科学与力学,神经外科和生物医学工程学教授,副主任布鲁斯·格鲁克曼(Bruce Gluckman)说,这种疾病是由脑疟疾引起的,这种疾病会导致2至5岁的儿童迅速昏迷并致死。通过治疗,只有约80%的感染者得以存活。在我们的小鼠幸存者中,有75%发生了自发性癫痫发作。”

脑型疟疾会导致死亡和脑部受伤,包括非洲和东亚地区的癫痫病,这些地方的疟疾都是流行病。但是,其他疾病和身体创伤也会导致受伤,最终导致癫痫病。脑损伤后不会立即发生后天性癫痫。据格鲁克曼说,可见的症状可能在数月至数年后出现。

格鲁克曼说:“当她注意到某些动物似乎错过了心跳时,Fatemeh正在查看睡眠状态的数据。” “每次跳动的间隔确实很长,并且与异常有关 。”

Fatemeh Bahari,研究生 和力学使心脏异常和大脑异常同时发生给格鲁克曼(Gluckman),并指出这些异常仅发生在后来发作的小鼠中。

巴哈里说:“首先,我看到了节拍之间的间隔,这看起来有些像。” “我把它拿给了格鲁克曼博士,他说'证明它'。”

格鲁克曼建议巴哈里(Bahari)更详细地表明心脏和大脑读数异常之间存在关联,并且还表明它们可以预测哪些小鼠会发生癫痫病。他们在今天(8月27日)的报告中报告了这项工作的结果。 神经科学杂志.

巴哈里(Bahari)的最初调查只关注心律和脑电波的很大偏差。她随后的研究放松了心跳正常间隔1.5倍的限制,而是使用经验统计方法确定每个人的正常间隔。然后,她找到了任何异常,甚至很小的异常。

研究人员将较轻松的心率异常与异常大脑活动的类似轻松指示相关联。他们发现,大脑活动异常先于心率异常出现。在最初的实验中,由现为神经工程和工程科学与力学中心的助理研究员Paddy Ssentongo领导,研究人员分别使用心电图仪和脑电图仪监测心率和脑电波。

研究人员有13只存活下来的小鼠 适合分析。这些小鼠中有9只最终出现癫痫发作,而四只则没有癫痫发作。另外四只小鼠从未患上疟疾,但接受了与患病小鼠相同的抗生素治疗,成为对照组。对照组均未发生癫痫。在这17只动物中,研究人员对心脏和大脑的测量进行了788次完整记录。

使用针对小鼠的个性化算法,研究人员能够在每个记录日确定哪些小鼠将以100%的准确度发展出癫痫病,而无需调整或操纵数据。

格鲁克曼说:“目前尚无生物标志物来确定谁将在脑部受伤后发展为癫痫病。” “由于延迟的巧合, 内心,我们可以清楚地分开 在癫痫发作前几周就变得没有了。”

他建议这些发现将可能适用于其他获得性癫痫模型。结果可以追踪癫痫病的长期发展,不仅可以识别有风险的个体,还可以显示治疗何时无效或效果如何。

格鲁克曼说:“我们希望使用癫痫患者的数据重复进行这一分析。”

研究人员已为这项工作申请了临时专利,并继续进行有关疟疾的工作。

期刊信息: 神经科学杂志

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