腦電圖在揭示異丙酚引起的意識喪失中功能連接和定向連接改變的應(yīng)用

論文題目：

Altered functional and directed connectivity in propofol-induced loss of consciousness: A source-space resting-state EEG study

中文翻譯：異丙酚引起的意識喪失中功能和定向連接的改變：源空間靜息狀態(tài)腦電圖研究

期刊：Clinical Neurophysiology

作者：Yali Chen, Shitong Li, Fan Wu, Ling Zou, Jun Zhang

單位：

復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院麻醉科；復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院腫瘤學(xué)系,上海,200032

復(fù)旦大學(xué)華山醫(yī)院麻醉科,上海,200040

常州大學(xué)微電子與控制工程學(xué)院,江蘇 213164

浙江省腦機(jī)協(xié)同智能省重點(diǎn)實(shí)驗室,杭州 310018

發(fā)表時間：2022年8月

發(fā)表網(wǎng)址：https://doi.org/10.1016/j.clinph.2022.08.003

背景：

全身麻醉可能會破壞由功能連接（FC；無向連接）和定向信息流（定向連接）測量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通信。我們試圖描述異丙酚對皮層-皮層無向和有向功能連接的狀態(tài)依賴性影響。

方法

實(shí)驗被試：

采集了年齡在18歲至60歲之間，接受非心臟手術(shù)的14名成年患者進(jìn)行研究。在清醒 (AWA) 或丙泊酚誘導(dǎo)的中度鎮(zhèn)靜 (SED) 或意識喪失 (LOC) 狀態(tài)下進(jìn)行手術(shù)。并進(jìn)行 256 通道高密度腦電圖采集腦電數(shù)據(jù)。

腦電實(shí)驗設(shè)備：

使用高密度256通道腦電圖系統(tǒng)（Electronic Geodemics Inc.[EGI]），在閉眼AWA、SED和LOC狀態(tài)期間記錄靜息狀態(tài)下腦電圖信號。根據(jù)每個患者的頭圍，為其選擇合適的256通道電極帽（HydroCel），并確保所有頭皮電極的阻抗均小于5 kΩ。采樣頻率、帶通濾波器和陷波參數(shù)設(shè)置分別為1000 Hz、0.1–100 Hz和50 Hz，在線參考電極Cz。

數(shù)據(jù)預(yù)處理：

原始EEG數(shù)據(jù)使用NetStation軟件以原始格式導(dǎo)出并使用EEGLAB工具箱離線處理。首先通過設(shè)置為0.3Hz的高通濾波和設(shè)置為48Hz的低通濾波進(jìn)行濾波以最小化波形。通過視覺檢查移除壞通道并替換為相鄰三個數(shù)據(jù)的平均值。接下來，使用獨(dú)立分量分析（ICA）算法將信號分解為獨(dú)立分量（IC）。剔除代表眨眼、面部肌電圖和其它非腦電信號的ICs成分，通過反向投影僅包含大腦信號。使用源空間腦電圖，估計了 68 個感興趣皮層區(qū)域的神經(jīng)元振蕩活動。使用加權(quán)相位滯后指數(shù)分析功能連接。使用定向相轉(zhuǎn)移熵 (dPTE) 計算定向連通性以及雙側(cè)前額葉、額葉、頂葉和枕葉區(qū)域信息流的量度。

 

 

結(jié)果

與清醒AWA 和 SED 狀態(tài)相比，LOC 期間的 FC 強(qiáng)度明顯降低。dPTE 分析顯示異丙酚誘導(dǎo)的定向連接發(fā)生顯著變化。在 alpha 波段，AWA 中前額到前額的信息流明顯強(qiáng)于 SED ( p =0.033) 和 LOC 狀態(tài) ( p =0.033)。LOC 期間頂葉到額葉 dPTE 明顯弱于 AWA ( p = 0.033) 和 SED 狀態(tài) ( p = 0.007)。最后，在 LOC 期間丟失了枕額到額葉的連接，而不是在 AWA 狀態(tài)（p=0.001)。在 beta 波段，AWA 狀態(tài)下主要的枕額到額葉方向的信息流在 LOC 期間逐漸轉(zhuǎn)換為前額到枕葉方向。

 

結(jié)論

異丙酚引起的無意識以功能連接和前后（前饋）定向連接的減少為標(biāo)志，這可能有助于區(qū)分由異丙酚給藥引起的不同意識狀態(tài)。

意義

該研究表明，異丙酚對皮層-皮層無向和有向功能連接產(chǎn)生狀態(tài)依賴性影響，支持異丙酚通過破壞網(wǎng)絡(luò)相互作用和皮層協(xié)調(diào)而導(dǎo)致意識喪失的觀點(diǎn)。

 

參考文獻(xiàn)：

Yali Chen, Shitong Li, Fan Wu, Ling Zou, Jun Zhang,Altered functional and directed connectivity in propofol-induced loss of consciousness: A source-space resting-state EEG study,Clinical Neurophysiology,2022,ISSN 1388-2457,https://doi.org/10.1016/j.clinph.2022.08.003.

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