EEG hilft den Wissenschaftlern Vorhersagen epileptischen Anfällen Minuten im Voraus

Elizabeth Delacruz kann nicht krabbeln oder toddle rund wie die meisten Jugendlichen kurz vor Ihrem zweiten Geburtstag.

Eine seltene Stoffwechselkrankheit, die stark dezimiert die Ihre Mobilität hat auch dazu geführt, kortikale Blindheit—Ihr Gehirn ist nicht in der Lage zu verarbeiten empfangenen Bilder aus einer ansonsten gesunden Satz, braunen Augen an. Und mehrere Male am Tag Elizabeth leidet unter Anfällen, die kontinuierlich zu reduzieren, Ihre Funktion des Gehirns. Sie können nur ein gelegentliches lächeln oder weichen sprudelnde Klänge zu kommunizieren, Ihre Stimmung.

„Aber vor ein paar Monaten hörte ich Sie sagen, ‚Mama‘, und ich begann zu Weinen,“ sagte Carmen Mejia, eine subtile quaver in Ihrer Stimme, als Sie erinnerte an die Freude zu hören, Ihre Tochter. „Das ist das erste mal, dass Sie etwas gesagt.“

Frau Mejia begreift es vielleicht auch der Letzte sein, es sei denn, die ärzte können einen Weg finden, zu erkennen und zu verhindern, dass die epileptischen Anfälle, die von einer unheilbaren Krankheit namens Pyruvat-dehydrogenase-Mangel (PDHD) – was geschieht, wenn die Mitochondrien nicht genügend Energie für die Zellen.

Ein UT Southwestern-Studie gibt Eltern wie Frau Mejia neue Hoffnung für Ihre Kinder: Durch die überwachung der Hirnaktivität von einem bestimmten Zelltyp verantwortlich für die Anfälle, können die Wissenschaftler voraussagen, Krämpfe mindestens vier Minuten im Voraus, sowohl bei Menschen und Mäusen. Die weitere Forschung zeigt, dass eine essbare Säure genannt Acetat kann effektiv verhindern, dass die Anfälle, wenn Sie erkannt werden, mit genug bemerken.

Obwohl die Vorhersage Strategie sind noch nicht klinisch eingesetzt—eine mobile Technologie für die Messung der Aktivität des Gehirns hätte entwickelt werden—es deutet auf einen möglichen Durchbruch in einem Bereich, der bisher nur in der Lage zu prognostizieren, Anfälle ein paar Sekunden Vorsprung.

„Viele der Familien, die ich treffe, sind nicht nur gestört durch die Anfälle. Das problem ist die Unvorhersehbarkeit, die nicht wissen, Wann und wo ein Anfall auftreten könnte,“ sagte Dr. Juan Pascual, ein pädiatrischer Neurologe mit UT Southwestern O ‚ Donnell Gehirn-Institut, führte die Studie, veröffentlicht in Science Translational Medicine. „Wir haben einen neuen Ansatz, der vielleicht eines Tages, dieses Problem zu lösen und hoffentlich helfen Sie anderen Wissenschaftler die Spur der Wurzel von Anfällen für viele Arten von Epilepsie.“

Entlarvt Theorie

Der entscheidende Unterschied zwischen der Studie und den bisherigen Bemühungen war, widerlegen die lang gehegte überzeugung unter den Forschern, dass die meisten Zellen bei Epilepsie-Patienten haben Funktionsstörungen der Mitochondrien.In der Tat, Dr. Pascual team verbrachte ein Jahrzehnt die Entwicklung einer PDHD Maus-Modell, das es Ihnen ermöglichte, zum ersten entdecken Sie die wichtigsten Stoffwechsel-defekt im Gehirn und dann zu bestimmen, nur ein einziges neuron Typ war verantwortlich für die Anfälle als Folge des metabolischen defekt. Sie verfeinert in diesen Neuronen elektrische Aktivität, die mit einem Elektroenzephalogramm (EEG) erkennen, die Gehirnwellen-Messwerte signalisiert eine bevorstehende Pfändung.

„Es ist viel schwieriger vorherzusagen, Anfälle, wenn Sie nicht wissen, die Zelle Typ und was seine Aktivität aussieht, ist das EEG,“ Dr. Pascual sagte. „Bis zu dieser Feststellung, die wir dachten, es war eine Globale Mangel in den Zellen und so wussten wir noch nicht, die Suche nach einem bestimmten Typ.“

Vorhersage von Anfällen

Die Studie zeigt, wie ein PDHD Maus-Modell dazu beigetragen, Wissenschaftler verfolgen die Anfälle zu inhibitorischen Neuronen in der Nähe des Kortex, die normalerweise halten der elektrischen Aktivität des Gehirns in Schach.

Die Wissenschaftler dann getestet, eine Methode der Berechnung, wenn Anfälle auftreten würde, in Mäusen und Menschen durch die Beurteilung von EEG-Dateien und suchen eine verminderte Aktivität im Energie-defizienten Neuronen. Ihre Berechnungen, die es Ihnen ermöglichte, zu prognostizieren, zu 98 Prozent die Krämpfe, die mindestens vier Minuten im Voraus.

Dr. Pascual ist hoffnungsvoll seinem Labor optimieren können, um die EEG-Analysen zu erweitern, die Warnung Fenster von mehreren Minuten. Selbst dann, live, klinische Vorhersagen nicht machbar sein, es sei denn, die Wissenschaftler entwickeln Technologie zur automatischen interpretieren die Aktivität des Gehirns, und berechnen Sie, wenn ein Anfall bevorsteht.

Noch, sagte er, die Entdeckung, dass eine einzelne Zelle-Typ kann verwendet werden, um Prognose der Anfälle ist eine Paradigma-Verschiebung zu finden, die möglicherweise gelten für alle mitochondriale Krankheiten und verwandter Epilepsien.

Mögliche Therapie

Dr. Pascual die Laufenden Anstrengungen zur Ausweitung der Vorhersage der Zeit kann ein entscheidender Schritt zur Nutzung der andere interessante Erkenntnis der Studie: die Verwendung von Acetat zu verhindern Anfälle.

Die Studie zeigte, dass die Bereitstellung von Acetat in die Blutbahn des PDHD Mäuse Gaben Ihre Neuronen genug Energie, um zu normalisieren Ihre Aktivität und Abnahme der Anfälle so lange, wie das Acetat wurde in das Gehirn. Doch Dr. Pascual sagte, die Acetat-würde wahrscheinlich mehr Zeit brauchen—vielleicht 10 Minuten oder mehr—wirksam in den Menschen, wenn durch den Mund genommen.

Acetat, die natürlicherweise in einigen Lebensmitteln, wurde in Patienten seit Jahrzehnten—einschließlich Neugeborenen intravenöse Ernährung benötigen, oder Patienten, deren Stoffwechsel heruntergefahren. Habe es aber noch nicht etabliert, so dass eine wirksame Behandlung für mitochondriale Erkrankungen zugrunde, dass Epilepsie.

Unter den Gründen, Dr. Pascual sagte, ist, dass Labore haben gekämpft, um zu erstellen ein Tier-Modell, die solche Krankheiten zu studieren Ihre Auswirkungen; sein eigenes Labor verbrachte über ein Jahrzehnt dabei. Eine andere ist die Akzeptanz der ketogene Diät zur Verringerung der Häufigkeit der Anfälle.

Aber inmitten einer wachsenden Besorgnis über potenziell ungesunde Nebenwirkungen der ketogene Diät, Dr. Pascual wurde die Erforschung alternativen, die möglicherweise tanken das Gehirn, mehr sicher und verbessern die Wahrnehmung.

Häufige Anfälle

Elizabeth, auf eine Handvoll von Patienten, deren EEG-Daten wurden in der neuen Studie, die vorgeschrieben worden ist, eine ketogene Diät und ein paar Vitamine, um die Kontrolle der Anfälle. Ihre Familie hat Sie gesehen, wenig Verbesserung. Elizabeth hat oft mehr als ein Dutzend Anfälle am Tag, und Ihre Muskeln und Wahrnehmung weiter zu sinken. Sie können nicht halten Sie Ihren Kopf nach oben und Ihre Mutter fragt sich, wie viele mehr Anfälle Ihr Gehirn nehmen kann.

Elizabeth war nur ein paar Monate alt, als Sie diagnostiziert wurde, PDHD, die Auftritt, wenn Zellen fehlen bestimmte Enzyme, um effizient zu konvertieren Nahrung in Energie. Patienten, die zeigen, wie frühe Anzeichen oft nicht überleben mehr als ein paar Jahre.

Frau Mejia tut, was Sie kann trösten Ihre Tochter, mit der Hoffnung, dass Dr. Pascual Werk kann eines Tages so ändern Sie die Prognose für PDHD. Frau Mejia singt, spricht und bietet Stofftiere und andere Spielsachen Ihrer Tochter. Obwohl Ihr kleines Mädchen nicht sehen können, die Objekte bieten eine gewisse geistige stimulation, sagte Sie.

„Es ist so schwer zu sehen, Sie gehen durch diese,“ Frau Mejia gesagt. „Jedes mal, wenn Sie eine Beschlagnahme, Ihr Gehirn wird immer schlimmer. Ich hoffe immer noch, eines Tages, die Sie bekommen kann, eine Behandlung, die aufhören konnte, all das und Ihr Leben besser zu machen.“

Die ‚großen Fragen‘

Dr. Pascual ist bereits die Durchführung weiterer Forschung in Acetat-Behandlungen, mit dem Ziel der Einleitung einer klinischen Studie für Patienten wie Elizabeth in den kommenden Jahren.

Sein Labor ist auch die Erforschung anderer Epilepsie-Bedingungen—wie glucose transporter type I (Glut1) – Mangel zu bestimmen, wenn hemmende Neuronen, die in anderen teilen des Gehirns sind verantwortlich für die Anfälle. Wenn dem so ist, könnten diese Erkenntnisse liefern starke Beweise dafür, wo Wissenschaftler Aussehen sollte, in das Gehirn zu erkennen und zu verhindern Fehlzündungen Neuronen.