Funktionale Integration der kortikalen Malformationen

Mit einer Prävalenz von 0.5-1% sind Epilepsien die häufigsten chronisch neurologischen Erkrankungen. Ein Drittel aller Patienten ist trotz intensiver Pharmakotherapie nicht anfallsfrei und leidet unter einer signifikanten Morbidität und Mortalität. Kortikale Entwicklungstörungen (Malformations of Cortical Development, MCD) sind eine der häufigsten Ursachen pharmakoresistenter Epilepsien. Rund 80% der Patienten mit MCD sind pharmakoresistent und können nur durch einen epilepsiechirurgischen Eingriff die Chance auf Anfallsfreiheit wahren. Da MCD oft in funktionell eloquentem Kortex mit sensomotorischen und sprachbezogenen, oder anderen höheren kognitive Funktionen eingebunden sind, ist eine genaue Kenntnis der funktionellen Integration für die Festlegung der Resektionsgrenzen bei epilepsiechirurgischen Eingriffen von essentieller Bedeutung. Der Goldstandard für die Identifizierung eloquenter kortikaler Areale ist die direkte elektrische Stimulation mit implantierten Subduralelektroden oder intrazerebralen Tiefenelektroden. Diese Technik ist jedoch mit einer signifikanten Morbidität und Belastung für den Patienten verbunden. Eine nicht-invasive Alternative stellt die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) dar, mit der kortikale Funktionen - im Gegensatz zur Stimulation mit implantierten Elektroden - auch in den Regionen beurteilt werden können, die nicht unmittelbar in die Anfallsursprungszone einbezogen sind. In vorangehenden Untersuchungen konnten wir und auch andere Arbeitsgruppen zeigen, daß bei einigen Patienten der dysplastischen Kortex funktionell integriert ist, während bei anderen eine Verschiebung der Funktion auf nicht betroffene Areale stattgefunden hat. Unsere Pilotstudien bei Patienten mit fokaler kortikaler Dysplasie (focal cortical dysplasia, FCD) lassen vermuten, daß die Neurobiologie der Dysplasie und deren histopathologische Charakteristika selbst den Grad der funktionellen Integration bestimmen. Ziel dieses Projektes ist die Beurteilung der funktionellen Integration von MCD in sensomotorische, sprachliche, und Gedächtnisfunktionen mittels fMRT und direkter kortikaler elektrischer Stimulation, sowie deren Korrelation mit den histologischen und neurochemischen Charakteristika des dysplastischen Kortex. Als erstes Ziel wird die Aktivierung des dysplastischen Kortex durch verschiedene fMRT Paradigmen untersucht. Zum zweiten werden bei selektierten Patienten im Rahmen der prächirurgischen Epilepsiediagnostik die fMRI Resultate mit den Ergebnissen der direkten kortikalen Stimulation durch intrakraniellen Elektroden verglichen. Drittens werden nach erfolgtem epilepsiechirurgischem Eingriff die histologischen und neurochemischen Charakteristika der MCD mit den präoperativen Ergebnissen der kortikalen Stimulation und dem Grad der fMRI Aktivierung und somit deren funktionelle Integration verglichen Unsere Hypothesen sind: Die funktionelle Integration von MCD kann durch die nicht invasive fMRI verlässlich bestimmt werden. Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen dem Grad der funktionellen Integration des dysplastischen Kortex und dessen Aktivierung im fMRI bzw den Ergebnissen der kortikalen Stimulation. Funktionell integrierte MCD unterscheiden sich histologisch und neurobiochemisch von solchen, die nicht in den normal funktionierenden cerebralen Kortex integriert sind.

Kortikale Malformationen auf Grund zerebraler Fehlentwicklungen sind häufig mit Epilepsie im Kindes- sowie Erwachsenenalter einhergehend. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, die Integration betroffener Hirnareale in kortikale Funktionen bei Epilepsie-Patienten zu untersuchen. Die Ergebnisse unterstreichen unsere Hypothese, dass kortikale Malformationen je nach Typ bei kortikalen Funktionen wie Sprache, Motorik, Gedächtnis oder Emotionsverarbeitung in unterschiedlichem Ausmaß integriert sind. Unsere Hypothese wurde anhand der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRI) und dem sogenannten kortikalen Mapping untersucht. Während es sich beim fMRI um eine nicht-invasive Untersuchung handelt, werden beim kortikalen Mapping EEG-Elektroden intrakraniell platziert, um den Anfallsursprung und die funktionelle Integration betroffener Areale zu untersuchen. Die letzte Methode wird bei Patienten mit therapieresistenter Epilepsie durchgeführt, bei denen ein chirurgischer Eingriff eine mögliche Therapieoption darstellt. Insgesamt wurden in Rahmen dieser Studie 107 Patienten mittels fMRI und 16 mittels kortikalem Mapping untersucht. Die Befunde zeigen, dass kortikale Malformationen auf Grund einer Störung in der frühen zerebralen Entwicklung funktionell nicht integriertet sind. Bei kortikalen Malformationen auf Grund einer Störung im späteren zerebralen Entwicklungsstadium handelt es sich hingegen um funktionell tragende, sogenannte eloquente Hirnareale. Diese Resultate können konsekutiv zu einer genaueren prä-chirurgischen Abklärung hinsichtlich einer genaueren Planung beim kortikalen Mapping im Sinne einer exakten Elektodenplatzierung beitragen. Weiters können unnötige invasive Untersuchungen bei Patienten mit funktionell integrierten kortikalen Malformationen vermieden werden. Zusammenfassend können so auf Grund unserer Forschungsergebnisse geeignete Operationskandidaten anhand nicht-invasiver Untersuchungsmethoden besser identifiziert werden.