Biomarker für die Iktogenese von SWD - die Rolle kortikaler 5-9 Hz Oszillationen.
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Absence-Epilepsie ist die häufigste Form der idiopathisch generalisierten Epilepsien und ihre Ätiologie ist noch wenig verstanden. Mit den heutigen pharmakologischen Therapieansätzen bleiben 30% der Patienten refraktär und 60% zeigen erhebliche neurologische Nebenwirkungen. Neurophysiologisch sind Absencen durch 'spike-and-wave'-Entladungen (SWD) im EEG charakterisiert. Aktuelle Studien zeigen, dass die Spike- und die Wave- Komponente unterschiedliche Entstehungsorte im Gehirn haben und dass die Wave- Komponente, in Form von kortikalen 5-9 Hz Oszillationen, den Grundrhythmus der SWD vorgibt. Allerdings treten 5-9 Hz Oszillationen nicht nur kurz vor einer SWD auf (prä-iktal) sondern auch während anfallsfreier Perioden (inter-iktal). In diesem Projekt wurden Spektraleigenschaften des EEGs von präiktalen und interiktalen 5-9 Hz Oszillationen miteinander verglichen. Darüber hinaus wurde die Kommunikation zwischen Hirnarealen (Kopplung) und die vorherrschende kortikale Erregbarkeit währen präund interikaler 5-9 Hz Oszillationen und anfallsfreien Perioden untersucht und miteinander verglichen. Es konnte festgestellt werden, dass präiktale 5-9-Hz Oszillationen ein einzigartiges Spektralund Kopplungsprofil aufweisen, das zur Verbesserung einer Anfallsprädiktion genutzt werden kann. Darüber hinaus konnte kausal nachgewiesen werden, dass auch interiktale 5-9 Hz Oszillationen Hochrisikomomente für die Entstehung von SWD darstellen. So war niederfrequente elektrische Stimulation des Kortex, die während der 5-9 Hz Oszillationen appliziert wurde, mit einem deutlich höheren Risiko zur Induktion von epileptischen Nachentladungen verbunden, als eine Stimulation außerhalb von 5-9 Hz Oszillationen. Durch Vergleich der Erregbarkeit und Kopplung bei Stimulationen, die eine Anfallsreaktion auslösten oder nicht, sowie von 5–9-Hz Oszillationen, denen eine spontane SWD folgte oder nicht, konnte festgestellt werden, dass ein mittleres Kopplungsniveau zwischen dem somatosensorischen Kortex (S1) und dem centrodedianen Thalamuskern (CM) die Entstehung einer SWD am stärksten begünstigt. Während zwischen den Bedingungen keine Unterschiede der kortikalen Erregbarkeit erkennbar waren, konnten jedoch dynamische Änderungen der Erregbarkeit während der Oszillation festgestellt werden. Hier zeigte sich eine signifikant erhöhte Erregbarkeit während der aufsteigenden Phase der Oszillation im Vergleich zur absteigenden Phase der Oszillation. Letzteres unterstützt die Theorie, dass kortikale 5-9 Hz-Oszillationen kritische Zeitfenster erhöhter Erregbarkeit darstellen, in denen der vom CM bereitgestellte thalamische Input die Spike-Komponente auf die aufsteigende Phase der kortikalen 5–9 Hz-Oszillation aufsetzt, um so das stereotype SWD-Muster zu generieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Biomarkers for the ictogenesis of absence seizures - The role of cortical 5-9 Hz oscillations. Society for Neuroscience annual Meeting. Chicago, IL: Poster Abstract
Lüttjohann A. & Nikalexi E.
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Exploring the dynamics of 5–9 Hz oscillations: Implications for absence epilepsy and seizure prediction. Abstract. Epilepsia, 65(S1), 1-508.
Nikalexi E., Budde T., Seidenbecher T., Pape H.C. & Lüttjohann A.
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Unique frequency and excitability characteristics seen for 5-9 Hz oscillations preceding absence seizures. FENS Forum 2024, Vienna, Austria
Nikalexi E., Budde T., Seidenbecher T., Pape H.C. & Lüttjohann A.
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Precursor activity in 24 hours EEG recordings of children with childhood absence epilepsy. Poster Abstract 2.63; 25th Dutch Neuroscience Meeting, Tiel, The Netherlands
Lüttjohann A., Seiger M., Ossenblok P., van Luijtelaar G., van Blooijs D., Bourez-Swart M. & Dietze C.
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Spectral and coupling characteristics of somatosensory cortex and centromedian thalamus differentiate between pre- and inter-ictal 5–9 Hz oscillations in a genetic rat model of absence epilepsy. Neurobiology of Disease, 205, 106777.
Nikalexi, Eleni; Maksimenko, Vladimir; Seidenbecher, Thomas; Budde, Thomas; Pape, Hans-Christian & Lüttjohann, Annika
