Die Rolle des Subiculums als Netzwerkmodulator unter physiologischen und pathologischen Bedingungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Epilepsie ist eine häufige neurologische Erkrankung und rund ein Drittel der Patienten sind arzneimittelresistent, das heißt, die Anfälle können mit Medikamenten nicht kontrolliert werden. Zudem sind die Anfälle für die Betroffenen kaum vorhersehbar. Dies bedeutet oft eine hohe Krankheitsbelastung für die Patienten. Epilepsie wird heute als eine Erkrankung von neuronalen Netzwerken verstanden. Neben epileptischen Anfällen entstehen in diesen Netzwerken auch epileptiforme Entladungen in Form von interiktalen Spikes. Letztere zeigen sowohl bei Menschen mit Epilepsie als auch in Nagetiermodellen eine tageszeitliche und auch mehrtägige Rhyhthmik, die Rückschlüsse auf das derzeitige Anfallsrisiko zulassen. Während meiner Förderungszeit habe ich in einem Modell der Temporallappenepilepsie in Ratten im Hippocamus und im Subikulum elektrophysiologische Messungen (lokales Feld und Einzelzellaktivität) durchgeführt. Um kontinuierliche Messungen auch über Wochen durchführen zu können, haben wir ein besonders robustes Implantat entwickelt. Dieses hat während der Messungen teilweise mehrere Hundert epileptische Anfälle unbeschadet überstanden. Darüber hinaus war eine einfache und sichere Explantation der teuren Elektroden möglich und diese konnten somit mehrfach wiederverwendet werden. Die interiktalen Spikes habe ich mit einem klinisch etablierten Algorhythmus detektiert. Es zeigte sich, dass die Spikes sowohl im Hippocampus/Subikulum als auch im Kortex signifikant häufiger am Tag als in der Nacht auftraten. Außerdem zeigten die Spikes in einem Teil der Messungen auch eine deutliche mehrtägige Rhythmizität, mit der auch die Frequenz der epileptischen Anfälle in den Tieren stark korrelierte. Hierbei nahm die Anzahl der Anfälle zu, bevor die Rate der Spikes anstieg. Aktuell werte ich anhand der aufgezeichneten Videos die Verhaltensaktivitäten (Schlafstadien, Wachheit) aus. Zudem prozessiere ich derzeit die hochaufgelösten elektrophysiologischen Daten, um hieraus die Einzelzellaktivität zu extrahieren. Die Auswertungen sollen bis Mitte 2024 abgeschlossen sein. In einem Nebenprojekt habe ich einen selbstentworfenen Algorithmus zur Erkennung von epileptischen Anfällen optimiert, sodass dieser in einem Datensatz mit Langzeitaufnahmen in Mäusen eigesetzt werden konnte. Hierdurch konnte die Sensitivität verbessert werden und gleichzeitig die Bearbeitungszeit deutlich verkürzt werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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The role of the subiculum as a network player in a model of temporal lobe epilepsy. GDR NeuralNet conference, Lyon, September 2022
Matthias Dipper-Wawra, Antione Ghestem, Dominika Guttenova & Christophe Bernard
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Long-term near-continuous recording with Neuropixels probes in healthy and epileptic rats. Journal of Neural Engineering, 20(4), 046003.
Ghestem, Antoine; Pompili, Marco N.; Dipper-Wawra, Matthias; Quilichini, Pascale P.; Bernard, Christophe & Ferraris, Maëva
