Tobias Bauer (Bonn / DE), Sebastian Markett (Berlin / DE), Valeri Borger (Bonn / DE), Hartmut Vatter (Bonn / DE), Bernd Weber (Bonn / DE), Christian E. Elger (Bonn / DE), Rainer Surges (Bonn / DE), Theodor Rüber (Bonn / DE)
Abstract-Text (inklusive Referenzen und Bildunterschriften)
Einleitung
Die neurochirurgische Abtrennung einer Hemisphäre (Hemisphärotomie, HT) stellt in seltenen Fällen eine Therapieoption für Menschen mit Epilepsie dar. Nach diesem Eingriff bleibt eine Hemisphäre mit dem Nervensystem verbunden, während die betroffene Hemisphäre von (fast) allen Afferenzen und Efferenzen vollständig isoliert wird. Diese besondere Situation wirft zwei Fragen auf: Wie verändert sich die funktionelle Konnektivität der verbleibenden Hemisphäre? Welche Organisationsmuster intrinsischer Konnektivität lassen sich in der isolierten Hirnrinde finden?
Ziele
Quantifizierung der intrinsischen Konnektivität in isolierten und verbundenen Hemisphären nach HT.
Materialien & Methoden
Es wurden 28 Menschen nach HT (17 Frauen, Alter bei MRT 22,4±9,9 Jahre [Mittelwert±SD]) und 24 Kontrollen (12 Frauen, Alter bei MRT 31,2±12,5 Jahre) eingeschlossen. In neun Fällen bestand die isolierte Hemisphäre aus ausreichend intaktem Gewebe, um beide Hemisphären zu untersuchen, bei den Restlichen wurde nur die verbundene Hemisphäre untersucht, es lagen bis zu zwei MRT-Aufnahmen pro Fall vor. Alle Probanden wurden mittels funktioneller MRT im Ruhezustand und struktureller T1w-MRT untersucht. Die Vorverarbeitung erfolgte mit fmriprep. Der Kortex wurde in sieben Netzwerke und 200 Areale/Hemisphäre eingeteilt, Netzwerkmatrizen (200x200) wurden mittels Pearson-Korrelation berechnet. Konnektivität (innerhalb/zwischen Netzwerken) und Netzwerktopologie (globale/lokale Effizienz) nach HT wurden querschnittlich mit Kontrollen verglichen und longitudinal mit gemischten linearen Modellen untersucht. Die Hauptgradienten funktioneller Konnektivität wurden mittels diffusion mapping bestimmt.
Ergebnisse
Die Konnektivität innerhalb der Netzwerke war in beiden Hemisphären nach HT in nahezu allen Netzwerken geringer, zwischen Netzwerken jedoch höher als bei Kontrollen, insbesondere zwischen multimodalen und unimodalen Netzwerken (p<0,05, Abbildung 1A-D). Longitudinal nahm die Konnektivität innerhalb und zwischen Netzwerken nach HT in beiden Hemisphären zu, dieser Effekt war in der isolierten Hemisphäre und den transmodalen Netzwerken besonders stark (Abbildung 1E-H). Die globale Effizienz war in der isolierten Hemisphäre niedriger als bei Kontrollen (p=0,007) und stieg nach HT in beiden Hemisphären an (Abbildung 1J, K). Die Betrachtung des mittels diffusion mapping dargestellten Hauptgradienten zeigte eine Verschiebung unimodaler und transmodaler Netzwerke entlang der Hauptgradientenachse in Richtung ihres Zentrums, was eine unimodal-transmodale Integration untermauert (Abbildung 2).
Zusammenfassung
Die funktionelle Reorganisation nach HT ist durch ein gemeinsames Muster unimodal-transmodaler Integration charakterisiert, das in der isolierten Hemisphäre stärker ausgeprägt ist.
Abbildung 1
Resultate der Konnektivitätsanalysen querschnittlich (A-D) und (E-H) longitudinal sowie Netzwerktopologie querschnittlich (I, K) und longitudinal (J)
Abbildung 2
Darstellung der mittels diffusion mapping bestimmten Hauptgradienten.