Conocimiento Bóveda 3/23 - Escuela de Primavera G.TEC BCI & Neurotecnología 2024 - Día 2
Tractografía, estimulación cerebral y mapeo para la navegación de la materia blanca
Christoph Kapeller, g.tec medical engineering GmbH (AT)
<Imagen del Resumen >

Gráfico de Concepto & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

graph LR classDef stimulation fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef mapping fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef ccep fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; classDef caseStudy fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px; classDef future fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px; A["Christoph Kapeller"] --> B["Métodos de estimulación cerebral para
mapeo funcional explicados. 1"] A --> C["La estimulación cerebral identifica funciones
inhibiendo/activando regiones. 2"] C --> D["50 Hz interrumpe el habla,
causa movimientos. 2"] C --> E["1 Hz provoca CCEPs,
revela redes conectadas. 3"] A --> F["Técnicas de mapeo funcional:
ECOG, 50 Hz, motor. 4"] A --> G["50 Hz crucial para
toma de decisiones quirúrgicas. 5"] A --> H["Densidad de carga, parámetros
controlan daño tisular. 6"] A --> I["Software de estimulación cortical
establece parámetros, monitorea impedancia. 7"] A --> J["Ejemplos: 50 Hz interrumpe
el habla, causa ilusiones visuales. 8"] A --> K["Protocolo de estimulación complejo,
interacción con el paciente. 9"] A --> L["Meta-análisis: la estimulación mejora
resección, reduce déficits. 10"] A --> M["Convulsiones en 10% durante
mapeo de estimulación. 11"] A --> N["1 Hz CCEPs muestran
respuestas N1, N2. 12"] N --> O["CCEP usa polaridad alterna
monofásica. 13"] N --> P["Respuestas CCEP registradas,
visualizadas en la corteza. 14"] N --> Q["Conectividad CCEP coincide
con gamma alta relacionada con tareas. 15"] N --> R["Caso de epilepsia: CCEP identificó
conexión epileptogénica transcallosa. 16"] R --> S["La tractografía de difusión visualiza
fibras CCEP transcallosas. 17"] R --> T["CCEP intraoperatorio abolido
después de callosotomía completa. 18"] R --> U["Enfoque ECOG, CCEP, tractografía:
13/14 resultados favorables. 19"] N --> V["Mapeo CCEP automatizado
con unidad de conmutación. 20"] V --> W["Modelo Simulink controla
estimulador, conmutador, amplificador. 21"] A --> X["Futuro: comparar métodos de tractografía,
investigar estimulación de materia blanca. 22"] X --> Y["La tractografía necesita validación
contra CCEPs, funciones. 23"] A --> Z["Sistema visual: regiones faciales,
CCEPs, tractografía corresponden. 24"] Z --> AA["Tractografía confiable explicando
CCEPs, funciones necesarias. 25"] A --> AB["Mapeo sensorial CCEP,
filtro de Kalman: investigar más. 26"] A --> AC["Registro de hackathon Brain.io
abierto para proyectos. 27"] AC --> AD["Equipos de hackathon formados
según intereses. 28"] AC --> AE["Registro de equipos a través
del sitio web Brain.io. 29"] AC --> AF["Registros grandes requieren
formación cuidadosa de equipos. 30"] class A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M stimulation; class A,F,N,O,P,Q,R,S,T,U,V,W,X,Y,Z,AA,AB ccep; class A,F mapping; class R,S,T,U caseStudy; class X,Y,Z,AA,AB future;

Resumen:

1.-Christoph Kapeller explica los métodos de estimulación cerebral para el mapeo funcional, incluyendo 50 Hz para respuestas conductuales y 1 Hz para potenciales evocados.

2.-La estimulación cerebral identifica funciones inhibiendo o activando regiones del cerebro. La estimulación a 50 Hz puede interrumpir el habla o causar movimientos.

3.-La estimulación a 1 Hz provoca potenciales evocados corticocorticales (CCEPs) sin efectos conductuales, revelando redes conectadas con menor riesgo de convulsiones que 50 Hz.

4.-Las técnicas de mapeo funcional incluyen electrocorticografía para biomarcadores observacionales, estimulación a 50 Hz para mapeo inhibitorio y métodos excitatorios como el mapeo motor.

5.-El mapeo inhibitorio con estimulación a 50 Hz es crucial para la toma de decisiones quirúrgicas para identificar la corteza elocuente antes de la resección.

6.-La densidad de carga y los parámetros de estimulación deben controlarse cuidadosamente para evitar daño tisular. El tamaño del electrodo afecta los límites de corriente segura.

7.-El software de estimulación cortical permite establecer parámetros de estimulación, monitorear la impedancia y visualizar las respuestas. La corriente se incrementa gradualmente mientras se observan los efectos.

8.-Los ejemplos demuestran que la estimulación a 50 Hz interrumpe el habla durante tareas de nominación y causa ilusiones visuales transitorias al estimular regiones específicas.

9.-El protocolo de estimulación y la interacción con el paciente son complejos, requiriendo un mapeo sistemático y explicaciones claras de los pacientes sobre las sensaciones percibidas.

10.-El meta-análisis muestra que la estimulación cortical mejora las tasas de resección total y reduce los déficits severos en comparación con cirugías sin mapeo.

11.-Las convulsiones pueden ocurrir en el 10% de los casos durante el mapeo de estimulación, requiriendo preparación para abortar la estimulación y manejar las convulsiones.

12.-Los CCEPs con estimulación a 1 Hz muestran respuestas N1 y N2 en regiones anatómicamente conectadas, como se demuestra en redes de lenguaje.

13.-El mapeo CCEP utiliza polaridad alterna monofásica para evitar la acumulación de carga y distinguir artefactos de respuestas fisiológicas.

14.-Las respuestas CCEP se registran y visualizan en la superficie cortical para identificar patrones de conectividad de la red.

15.-La conectividad CCEP corresponde bien con regiones que muestran actividad gamma alta relacionada con tareas, indicando redes funcionalmente conectadas.

16.-En un estudio de caso de epilepsia, el mapeo CCEP identificó una conexión transcallosa entre zonas frontales bilaterales epileptogénicas.

17.-La tractografía de difusión, especialmente los métodos de múltiples tensores, puede visualizar fibras transcallosas que corresponden a la conectividad CCEP.

18.-El monitoreo CCEP intraoperatorio durante la callosotomía mostró la abolición de potenciales contralaterales después de la desconexión completa, confirmando la eliminación de la vía de propagación de convulsiones.

19.-El enfoque combinado de ECOG, CCEP y tractografía en 14 pacientes resultó en 13 resultados favorables, con un mal resultado cuando los CCEPs persistieron.

20.-El mapeo CCEP automatizado con una unidad de conmutación permite una evaluación eficiente de la conectividad entre múltiples pares de electrodos.

21.-El modelo Simulink permite el control integrado del estimulador cortical, la unidad de conmutación y el amplificador para el procesamiento y visualización en línea de CCEP.

22.-El trabajo futuro incluye comparar métodos de tractografía para un mapeo de red confiable e investigar los efectos de la estimulación de la materia blanca.

23.-Las técnicas de tractografía necesitan validación contra medidas funcionales como los CCEPs para establecer la generalizabilidad a través de diferentes redes funcionales y patologías.

24.-El ejemplo del sistema visual muestra la correspondencia entre las regiones de percepción facial, la conectividad CCEP y la tractografía, apoyando el enfoque de mapeo de redes.

25.-Establecer métodos de tractografía confiables que expliquen los resultados de mapeo CCEP y funcional sigue siendo un objetivo de investigación importante.

26.-El mapeo de entrada sensorial con CCEPs y la fusión de sensores con filtro de Kalman requiere más investigación y sincronización con otras modalidades.

27.-El registro para el hackathon Brain.io está abierto para proyectos que abarcan dominios de juegos, programación, análisis de datos y artísticos.

28.-Los equipos del hackathon se forman en base a los intereses del proyecto, con Discord facilitando la creación de redes y la colaboración entre los participantes.

29.-El proceso de registro de equipos implica aplicar a través del sitio web de Brain.io, con los organizadores ayudando a formar equipos completos.

30.-El gran número de registros requiere paciencia y una gestión cuidadosa para acomodar las preferencias de los proyectos y la logística de formación de equipos.

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