Schlaf und Epilepsie: Beitrag des intracerebralen EEGs

Das intrazerebrale EEG ist eine in der prächirurgischen Epilepsieabklärung etablierte Methode, die die einzigartige Möglichkeit bietet, lokalisationsspezifische Interaktionen zwischen Schlaf und Epilepsie zu erforschen. Erst kürzlich konnte mittels dieser Methode beim Menschen nachgewiesen werden, dass Schlaf kein generalisiertes, sondern ein fokales Phänomen ist. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, neue Erkenntnisse über physiologischen und pathologischen Schlaf beim Menschen zu gewinnen. Es sollen 3 verschiedene Aspekte untersucht werden: 1.) Die Rolle von prä- und postiktalen EEG-Vigilanzschwankungen in Bezug auf epileptische Anfälle während der Wachphase, 2.) Die Analyse der Beziehungen zwischen High Frequency Oscillations (HFOs) - einem innovativen Biomarker für epileptogenes Gewebe - epileptiformer Entladungen und Schlaftransiente, da sowohl HFOs als auch Schlaftransiente thalamisch beeinflusst sind, und 3.) Die Exploration von Schlaf in verschiedenen Gehirnregionen unter Anbetracht der rezenten Ergebnisse zur potentiellen fokalen Genese von Schlaf. Intrazerebrale EEG Ableitungen inkl. Schlafregistrierung von ca. 60 konsekutiven Epilepsiepatienten werden analysiert. Projekt 1 bestimmt EEG Vigilanzschwankungen in einem 30 Minutenzeitfenster vor und nach Manifestation fokaler Anfälle mittels visueller und quantitativer EEG Analyse. Projekt 2 untersucht 5-Minuten Sequenzen verschiedener Schlafstadien und Schlafzyklen, um die Beziehung zwischen HFOs, epileptiformer Entladungen und dem Schlafzyklus, der einzelnen NREM-Schlafstadien und den verschiedenen Schlaftransienten zu erforschen. Projekt 3 untersucht Unterschiede zwischen dem Schlaf im Oberflächen-EEG und lokalisationsspezifischer Schlafmuster. In einer Patientensubgruppe mit Tiefenelektroden in motorischen Cortexarealen soll analysiert werden, ob physiologische rudimentäre REM-Schlaf bezogene Bewegungen idem zu Bewegungen im Wachzustand primär kortikal generiert sind. Das Projekt trägt zur Gewinnung neuer Erkenntnisse über physiologischen und pathologischen Schlaf bei und eröffnet ein innovatives neues Forschungsfeld an der Schnittstelle zwischen Schlaf und Epilepsie. Aus Sicht der Epileptologie trägt das Wissen über die Verteilung von HFOs zu einer besseren Einsatzfähigkeit dieser Methode im klinischen Alltag bei, da eine optimale Selektion von geeigneten Sequenzen für eine HFO-Auswertung mit einer deutlichen Zeitersparnis einhergeht. Aus Sicht der Schlafmedizin führt die Studie zu einer Verbesserung des Verständnisses der Entstehung von Schlaf und seiner motorischen Regulation.

Intrakranielle Elektroenzephalographie (EEG), eingesetzt in der prächirurgischen Epilepsieabklärung, bietet die einzigartige Möglichkeit, wichtige klinische Interaktionen zwischen Schlaf und Epilepsie zu erforschen. Dieses Projekt wandte diese Technik an, um neue Erkenntnisse über Schlafphysiologie und Interaktionen zwischen Schlaf und Epilepsie zu gewinnen. Die wesentlichen Ergebnisse waren: i) Schlaf unterliegt einer lokalen Regulation im Vergleich zur klassischen Sicht von Schlaf als globalem Phänomen; ii) langsame Schlafoszillationen und nicht NREM-Schlaf per se sind notwendig für die Generierung von epileptischer Aktivität; iii) Synchronization ist verantwortlich für die Generierung von epileptischer Aktivität. Schlafspindeln sind wichtig für Gedächtniskonsolidierung und Gehirnentwicklung. Spindeln im Skalp-EEG gehen mit einer weitverbreiteten kortikalen Aktivität einher. Die intrakranielle Beteiligung während Schlafspindeln zeigt kein konsistentes Muster. Ihre Synchronität über verschiedene Hirnregionen ist unerwartet niedrig. Wir untersuchten weiters, ob die Übergänge von NREM- zu REM-Schlaf über verschiedene Hirnregionen hinweg synchron auftreten. Diese Übergänge zeigen sich variabel im intrakraniellen EEG im Vergleich zum Skalp-EEG. Sie folgen keinem konsistenten Muster, was das Konzept von Schlaf als lokales Phänomen unterstreicht. Wir spekulierten, das langsame Schlafoszillationen und nicht NREM Schlaf per se epileptische Spitzen und pathologische Hochfrequenz-Oszillationen (HFOs), ein neuer Biomarker für Epilepsie, triggern. Epileptische Spitzen und HFOs treten vermehrt während langsamer Schlafoszillationen auf. Beide Variablen sind gekoppelt an den Übergang vom aktivierten zum inaktivierten Zustand der Schlafoszillationen. Dies weist auf die Bedeutung von Synchronization für die Aktivierung von epileptischer Aktivität hin. Wir untersuchten weiters die Bedeutung von Desynchronisation. REM Schlaf ohne schnelle Augenbewegungen, das Schlafstadium mit höchster Desynchronisation, zeigt noch geringere Raten an Spitzen und HFOs als REM Schlaf ohne schnelle Augenbewegungen. Epileptische HFOs verglichen mit HFOs in gesunden Hirnregionen sind unterschiedlich an langsame Wellen oder schnelle Augenbewegungen gekoppelt. Zusammenfassend trug dieses Projekt zu einem besseren Verständnis von Schlafphysiologie bei, indem es die Bedeutung von lokalem kortikalem Einfluss auf die Entstehung von Schlaf hervorhob. Weiters trug es zur Klärung von Mechanismen der Epileptogenese im Schlaf bei.