Assessing effective connectivity in epileptogenic networks: a model-based simulation approach

Different connectivity configurations were simulated using epileptogenic and non epileptogenic neuronal populations. Connectivity between them was measured using Partial Directed Coherence and Directed Transfer Function. The results were satisfactory and in some cases of clinical utility. The methodology that was used is discussed in comparison with previous works.Fil: Jacobacci, Florencia. Universidad Favaloro. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Sapir, Martín. Universidad Favaloro. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Universidad Favaloro. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Kochen, Sara Silvia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Blenkmann, Alejandro Omar. Universidad Favaloro. Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin

Non-lesional focal epilepsies: epileptogenic zone diagnosis using deep electrodes in a high complex public hospital

Purpose : Epilepsy surgery is the most effective method in the treatment of focal epilepsies when the epileptogenic zone (EZ) coincides with lesion in the MRI and does not involve eloquent areas. In those cases where EZ is not identified by neuroimaging methods, the implantation of deep electrodes is required for the adequate diagnosis of EZ. The aim of this study is to perform a descriptive analysis of the EZ diagnoses and the post- surgical evolution compared with the group of patients (p) with lesion in the MRI. Method : We analyzed the totality of patients implanted with deep electrodes (SEEG), from the Video- EEG Unit of El Cruce Hospital “Nestor Carlos Kirchner”, from January 2014 to December 2018, and selected those p without MRI lesion. We compared post surgical evolution of this selected group with the those p with MRI lesion. Results : From 30 p with deep electrodes (SEEG), 7 p (23%) had no lesion in the MRI. Four p. were implanted with deep electrodes in both mesial temporal regions. Two p, was bilateral temporal and prefrontal deep electrodes. The remaining p was explored in the posterior temporal region and right parietal. In 5 p surgery was indicated and 1 p remained seizure free. In 4 p we observed improve on seizures frequency. Compared with the population with a lesion in the MRI that was operated (12p), 4 p remain seizure free, 6 continued with lower seizure frequency and 2 p with sporadic seizures (p < .05). Conclusion : Post surgical evolution compared with the group of patients with lesion in the MRI, did not present significant differences. In the group of patients with focal drug resistant epilepsy without lesion in MRI, it is essential to perform SEEG with a multidisciplinary approach for a correct diagnosis of EZ and adequate response to surgical treatment.Fil: Nasimbera, Alejandro. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Oddo, Silvia Andrea. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Giagante, Brenda. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Solis, P.. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: D'Alessio, L.. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; ArgentinaFil: Princich, Juan Pablo. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; ArgentinaFil: Seoane, E.. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; ArgentinaFil: Seoane, P.. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; ArgentinaFil: Kochen, Sara Silvia. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Provincia de Buenos Aires. Hospital El Cruce Doctor Nestor Carlos Kirchner. Centro de Medicina Traslacional.; Argentina33° Congreso Internacional de EpilepsiaBangkokTailandiaInternational League Against Epileps

Diagnostic Performance of MRI Volumetry in Epilepsy Patients With Hippocampal Sclerosis Supported Through a Random Forest Automatic Classification Algorithm

Introduction: Several methods offer free volumetry services for MR data that adequately quantify volume differences in the hippocampus and its subregions. These methods are frequently used to assist in clinical diagnosis of suspected hippocampal sclerosis in temporal lobe epilepsy. A strong association between severity of histopathological anomalies and hippocampal volumes was reported using MR volumetry with a higher diagnostic yield than visual examination alone. Interpretation of volumetry results is challenging due to inherent methodological differences and to the reported variability of hippocampal volume. Furthermore, normal morphometric differences are recognized in diverse populations that may need consideration. To address this concern, we highlighted procedural discrepancies including atlas definition and computation of total intracranial volume that may impact volumetry results. We aimed to quantify diagnostic performance and to propose reference values for hippocampal volume from two well-established techniques: FreeSurfer v.06 and volBrain-HIPS. Methods: Volumetry measures were calculated using clinical T1 MRI from a local population of 61 healthy controls and 57 epilepsy patients with confirmed unilateral hippocampal sclerosis. We further validated the results by a state-of-the-art machine learning classification algorithm (Random Forest) computing accuracy and feature relevance to distinguish between patients and controls. This validation process was performed using the FreeSurfer dataset alone, considering morphometric values not only from the hippocampus but also from additional non-hippocampal brain regions that could be potentially relevant for group classification. Mean reference values and 95% confidence intervals were calculated for left and right hippocampi along with hippocampal asymmetry degree to test diagnostic accuracy. Results: Both methods showed excellent classification performance (AUC:> 0.914) with noticeable differences in absolute (cm3) and normalized volumes. Hippocampal asymmetry was the most accurate discriminator from all estimates (AUC:1~0.97). Similar results were achieved in the validation test with an automatic classifier (AUC:>0.960), disclosing hippocampal structures as the most relevant features for group differentiation among other brain regions. Conclusion: We calculated reference volumetry values from two commonly used methods to accurately identify patients with temporal epilepsy and hippocampal sclerosis. Validation with an automatic classifier confirmed the principal role of the hippocampus and its subregions for diagnosis.Fil: Princich, Juan Pablo. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Ciudad Autonoma de Buenos Aires. Hospital de Pediatria Juan Pedro Garrahan. Direccion Asociada de Docencia E Investigacion; ArgentinaFil: Donnelly Kehoe, Patricio Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Deleglise, Álvaro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Fisiología y Biofísica Bernardo Houssay; ArgentinaFil: Vallejo Azar, Mariana Nahir. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Pascariello, Guido Orlando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas. Universidad Nacional de Rosario. Centro Internacional Franco Argentino de Ciencias de la Información y de Sistemas; ArgentinaFil: Seoane, Pablo. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Agudos "Ramos Mejía"; ArgentinaFil: Verón Do Santos, José Gabriel. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomía; ArgentinaFil: Nasimbera, Alejandro Hugo. Gobierno de la Ciudad de Buenos Aires. Hospital General de Agudos "Ramos Mejía"; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Kochen, Sara Silvia. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentin

Signal processing for the direct and inverse problems of electro– and magneto–encephalography, electrical impedance tomography and electrical stimulation

Se desarrolla el proceso de modelización y formulación numérica para el problema directo de electroencefalografía (EEG), magnetoencefalografía (MEG), tomografía de impedancia eléctrica (EIT) y estimulación eléctrica; con el complemento de imágenes de resonancia magnética estructural (MR) y de tomografía computada (CT). También se muestra la modelización estadística, y se describen técnicas de procesamiento para resolver el problema inverso y para verificar su desempeño o calidad de estimación. Este conjunto de herramientas permite, en un contexto asociado a pacientes con epilepsia, estudiar las zonas y redes epileptógenas, ubicación, características y conectividad, buscando mejoras tanto en aspectos de investigación, como en el diagnóstico y tratamiento.Modeling and numerical formulation procedures are described to solve the direct problem of electroencephalography (EEG), magnetoencephalography (MEG), electrical impedance tomography (EIT) and electrical stimulation; with the aid of structural magnetic resonance (MR) and computed tomography (CT) imaging. Statistical modeling is also considered and processing techniques to solve the inverse problem and checking its performance or estimation quality are delineated. This set of tools provides the means, in a context related to epilepsy patients, to study epileptogenic zones and networks, their location, characteristics and connectivity, aiming at improvements in research as well as in diagnosis and medical treatment.Fil: Muravchik, Carlos Horacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Fernandez Corazza, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señales; Argentina. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentin

A multiscale symbolic approach to decoding delta and ripple oscillation bands as biomarkers for epileptiform discharges

We use a multiscale symbolic approach to study the complex dynamics of temporal lobe refractory epilepsy employing high-resolution intracranial electroencephalogram (iEEG). We consider the basal and preictal phases and meticulously analyze the dynamics across frequency bands, focusing on high-frequency oscillations up to 240 Hz. Our results reveal significant periodicities and critical time scales within neural dynamics across frequency bands. By bandpass filtering neural signals into delta, theta, alpha, beta, gamma, and ripple high-frequency bands (HFO), each associated with specific neural processes, we examine the distinct nonlinear dynamics. Our method introduces a reliable approach to pinpoint intrinsic time lag scales within frequency bands of the basal and preictal signals, which are crucial for the study of refractory epilepsy. Using metrics such as permutation entropy (⁠ ⁠), Fisher information (⁠ ⁠), and complexity (⁠ ⁠), we explore nonlinear patterns within iEEG signals. We reveal the intrinsic that maximize complexity within each frequency band, unveiling the nonlinear subtle patterns of the temporal structures within the basal and preictal signal. Examining the and values allows us to identify differences in the delta band and a band between 200 and 220 Hz (HFO 6) when comparing basal and preictal signals. Differences in Fisher information in the delta and HFO 6 bands before seizures highlight their role in capturing important system dynamics. This offers new perspectives on the intricate relationship between delta oscillations and HFO waves in patients with focal epilepsy, highlighting the importance of these patterns and their potential as biomarkers.Fil: Granado, Mauro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Instituto de Ingeniería y Agronomía; ArgentinaFil: Martinez, Nataniel. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Miceli, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Rosso, Osvaldo Anibal. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; ArgentinaFil: Montani, Fernando Fabián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Física La Plata. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física La Plata; Argentin

Impact of surrounding tissue-type and peri-electrode gap in stereoelectroencephalography guided (SEEG) radiofrequency thermocoagulation (RF-TC): a computational study

Purpose To use computational modeling to provide a complete and logical description of the electrical and thermal behavior during stereoelectroencephalography-guided (SEEG) radiofrequency thermo­coagulation (RF-TC).Methods A coupled electrical-thermal model was used to obtain the temperature distributions in the tissue during RF-TC. The computer model was first validated by an ex vivo model based on liver fragments and later used to study the impact of three different factors on the coagulation zone size: 1) the difference in the tissue surrounding the electrode (gray/white matter), 2) the presence of a peri-electrode gap occupied by cerebrospinal fluid (CSF), and 3) the energy setting used (power-duration).Results The model built for the experimental validation was able to predict both the evolution of impedance and the short diameter of the coagulation zone (error < 0.01 mm) reasonably well but overestimated the long diameter by 2 − 3 mm. After adapting the model to clinical conditions, the simulation showed that: 1) Impedance roll-off limited the coagulation size but involved overheating (around 100 °C); 2) The type of tissue around the contacts (gray vs. white matter) had a moderate impact on the coagulation size (maximum difference 0.84 mm), and 3) the peri-electrode gap considerably altered the temperature distributions, avoided overheating, although the diameter of the coagulation zone was not very different from the no-gap case (<0.2 mm).Conclusions This study showed that computer modeling, especially subject- and scenario-specific modeling, can be used to estimate in advance the electrical and thermal performance of the RF-TC in brain tissue

High-frequency oscillations in the ripple bands and amplitude information coding: Toward a biomarker of maximum entropy in the preictal signals

Intracranial electroencephalography (iEEG) can directly record local field potentials (LFPs) from a large set of neurons in the vicinity of the electrode. To search for possible epileptic biomarkers and to determine the epileptogenic zone that gives rise to seizures, we investigated the dynamics of basal and preictal signals. For this purpose, we explored the dynamics of the recorded time series for different frequency bands considering high-frequency oscillations (HFO) up to 240 Hz. We apply a Hilbert transform to study the amplitude and phase of the signals. The dynamics of the different frequency bands in the time causal entropy-complexity plane, H×C, is characterized by comparing the dynamical evolution of the basal and preictal time series. As the preictal states evolve closer to the time in which the epileptic seizure starts, the, H×C, dynamics changes for the higher frequency bands. The complexity evolves to very low values and the entropy becomes nearer to its maximal value. These quasi-stable states converge to equiprobable states when the entropy is maximal, and the complexity is zero. We could, therefore, speculate that in this case, it corresponds to the minimization of Gibbs free energy. In this case, the maximum entropy is equivalent to the principle of minimum consumption of resources in the system. We can interpret this as the nature of the system evolving temporally in the preictal state in such a way that the consumption of resources by the system is minimal for the amplitude in frequencies between 220–230 and 230–240 Hz. iEEG permits us to describe deep brain electrical activity. In this work, we investigate the dynamics of preictal and basal signals in patients with refractory epilepsy using entropy and complexity quantifiers. Our results show that minutes before the epileptic seizure, the system evolves from a highly dissipative chaotic state of the basal period to a state where the entropy reaches a maximum and the complexity is significantly curtailed, corresponding to the preictal period

Improvements on spatial coverage and focality of deep brain stimulation in pre-surgical epilepsy mapping

Objective. Electrical stimulation mapping (ESM) of the brain using stereo-electroencephalography (SEEG) intracranial electrodes, also known as depth-ESM (DESM), is being used as part of the pre-surgical planning for brain surgery in drug-resistant epilepsy patients. Typically, DESM consists in applying the electrical stimulation using adjacent contacts of the SEEG electrodes and in recording the EEG responses to those stimuli, giving valuable information of critical brain regions to better delimit the region to resect. However, the spatial extension or coverage of the stimulated area is not well defined even though the precise electrode locations can be determined from computed tomography images. Approach. We first conduct electrical simulations of DESM for different shapes of commercial SEEG electrodes showing the stimulation extensions for different intensities of injected current. We then evaluate the performance of DESM in terms of spatial coverage and focality on two realistic head models of real patients undergoing pre-surgical evaluation. We propose a novel strategy for DESM that consist in applying the current using contacts of different SEEG electrodes (x-DESM), increasing the versatility of DESM without implanting more electrodes. We also present a clinical case where x-DESM replicated the full semiology of an epilepsy seizure using a very low-intensity current injection, when typical adjacent DESM only reproduced partial symptoms with much larger intensities. Finally, we show one example of DESM optimal stimulation to achieve maximum intensity, maximum focality or intermediate solution at a pre-defined target, and one example of temporal interference in DESM capable of increasing focality in brain regions not immediately touching the electrode contacts. Main results. It is possible to define novel current injection patterns using contacts of different electrodes (x-DESM) that might improve coverage and/or focality, depending on the characteristics of the candidate brain. If individual simulations are not possible, we provide the estimated radius of stimulation as a function of the injected current and SEEG electrode brand as a reference for the community. Significance. Our results show that subject-specific electrical stimulations are a valuable tool to use in the pre-surgical planning to visualize the extension of the stimulated regions. The methods we present here are also applicable to pre-surgical planning of tumor resections and deep brain stimulation treatments.Fil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; ArgentinaFil: Fernandez Corazza, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; ArgentinaFil: Oddo, Silvia Andrea. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Princich, Juan Pablo. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Kochen, Sara Silvia. Universidad Nacional Arturo Jauretche. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Provincia de Buenos Aires. Ministerio de Salud. Hospital Alta Complejidad en Red El Cruce Dr. Néstor Carlos Kirchner Samic. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Unidad Ejecutora de Estudios en Neurociencias y Sistemas Complejos; ArgentinaFil: Muravchik, Carlos Horacio. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentin

Correlatos neuronales de la percepción y la memoria visual: Registro de neuronas individuales corticales en humanos

En el 2005, se anunció un descubrimiento de enorme repercusión: neuronas que representan conceptos y participan de la formación de memorias, llamadas “neuronas de Jennifer Aniston”, porque en el experimento se utilizaron imágenes de la actriz. En los pacientes con epilepsia refractaria a fármacos, está indicado el tratamiento quirúrgico, situación que ofrece una excepcional oportunidad para investigar las funciones cognitivas en el cerebro humano y, al mismo tiempo, estudiar cómo influye el proceso epileptógeno sobre dichas funciones.Fil: Gori, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Rey, Hernán. No especifíca;Fil: Collavini, Santiago. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ingeniería. Departamento de Electrotecnia. Laboratorio de Electrónica Industrial, Control e Instrumentación; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Munera, Claudia. No especifíca;Fil: Chaure, Fernando Julián. No especifíca;Fil: Fernandez Lima, Monica Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Seoane, Pablo. No especifíca;Fil: Seoane, Eduardo. No especifíca;Fil: Quian Quiroga, Rodrigo. No especifíca;Fil: Kochen, Silvia. No especifíca

Diagnostic Performance of MRI Volumetry in Epilepsy Patients With Hippocampal Sclerosis Supported Through a Random Forest Automatic Classification Algorithm

Introduction: Several methods offer free volumetry services for MR data that adequately quantify volume differences in the hippocampus and its subregions. These methods are frequently used to assist in clinical diagnosis of suspected hippocampal sclerosis in temporal lobe epilepsy. A strong association between severity of histopathological anomalies and hippocampal volumes was reported using MR volumetry with a higher diagnostic yield than visual examination alone. Interpretation of volumetry results is challenging due to inherent methodological differences and to the reported variability of hippocampal volume. Furthermore, normal morphometric differences are recognized in diverse populations that may need consideration. To address this concern, we highlighted procedural discrepancies including atlas definition and computation of total intracranial volume that may impact volumetry results. We aimed to quantify diagnostic performance and to propose reference values for hippocampal volume from two well-established techniques: FreeSurfer v.06 and volBrain-HIPS. Methods: Volumetry measures were calculated using clinical T1 MRI from a local population of 61 healthy controls and 57 epilepsy patients with confirmed unilateral hippocampal sclerosis. We further validated the results by a state-of-the-art machine learning classification algorithm (Random Forest) computing accuracy and feature relevance to distinguish between patients and controls. This validation process was performed using the FreeSurfer dataset alone, considering morphometric values not only from the hippocampus but also from additional non-hippocampal brain regions that could be potentially relevant for group classification. Mean reference values and 95% confidence intervals were calculated for left and right hippocampi along with hippocampal asymmetry degree to test diagnostic accuracy. Results: Both methods showed excellent classification performance (AUC:> 0.914) with noticeable differences in absolute (cm³) and normalized volumes. Hippocampal asymmetry was the most accurate discriminator from all estimates (AUC:1~0.97). Similar results were achieved in the validation test with an automatic classifier (AUC:>0.960), disclosing hippocampal structures as the most relevant features for group differentiation among other brain regions. Conclusion: We calculated reference volumetry values from two commonly used methods to accurately identify patients with temporal epilepsy and hippocampal sclerosis. Validation with an automatic classifier confirmed the principal role of the hippocampus and its subregions for diagnosis.Facultad de IngenieríaInstituto de Investigaciones en Electrónica, Control y Procesamiento de Señale