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Local and global brain connectivity alterations in focal epilepsy: Effects of disease, surgery and neuromodulation

English title Local and global brain connectivity alterations in focal epilepsy: Effects of disease, surgery and neuromodulation
Applicant Vulliémoz Serge
Number 169198
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Unité d'EEG et d'exploration de l'épilepsie Service de Neurologie Hôpitaux Universitaires de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Neurology, Psychiatry
Start/End 01.02.2017 - 31.07.2020
Approved amount 525'000.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Neurology, Psychiatry
Neurophysiology and Brain Research

Keywords (5)

High density EEG; Connectivity; Epilepsy; EEG-fMRI; Neuromodulation

Lay Summary (French)

Lead
Etude des connections cérébrales dans l'épilepsie focale et effet du traitement chirurgical et de la stimulation électrique cérébrale
Lay summary

L’épilepsie est l’une des maladies neurologiques chroniques les plus fréquentes qui touche 0.7% de la population. Elle est le plus souvent causée par des crises qui débutent dans une région localisée du cerveau. Notre cerveau est organisé en réseau de régions connectées et nous savons que dans l’épilepsie, de nombreuses régions sont impliquées dans l’activité épileptiques et peuvent influencer les régions localisées d’où partent les crises. Ces régions constituent un réseau épileptique.

Un tiers des patients souffrent de crises résistantes aux médicaments anti-épileptiques. Chez certains de ces patients, il est possible d’identifier une régions d’où partent les crises et la résection de cette région par neurochirurgie peut permettre de contrôler les crises. D’autres patients peuvent être traités par stimulation électrique cérébrale.

 

Le but de ce projet est d’étudier comment les réseaux cérébraux sont modifiés chez les patients souffrant d’épilepsie focale et comment ces altérations sont influencées par les différents traitements. Nous utiliserons des techniques non-invasive pour mesurer l’activité cérébrale et les connections entre les régions: l’électroencéphalogramme (EEG) à haute densité et les enregistrement simultanés d’EEG et Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) fonctionnelle.

 

Ce projet a notamment comme but d’améliorer le traitement des patients et nous étudierons comment la connaissance des connections anormales peut être utilisée pour améliorer le diagnostic et prédire l’efficacité du traitement. 

Direct link to Lay Summary Last update: 18.10.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
141165 Identifying new markers of interictal epileptic activity in humans 01.10.2012 Project funding (Div. I-III)
140332 Imaging large scale neuronal networks in epilepsy 01.05.2012 SPUM

Abstract

The aim of this research project is to investigate how brain networks are altered in patients suffering from focal epilepsy and how these alterations are affected by different treatment options such as resective surgery of the epileptic focus or chronic neuromodulation using deep brain electrical stimulation or vagal nerve stimulation. In this project, we will use non-invasive brain imaging techniques such as high-density EEG (hd-EEG) and simultaneous EEG and fMRI (EEG-fMRI) to characterize the patterns and strength of connections between brain regions and explore relationships between electrical and hemodynamic connectivity measures. Here, we propose 3 workpackages in patients with focal epilepsy using high-density EEG, simultaneous EEG-fMRI and simultaneous scalp and intracranial EEG. We will apply connectivity measures on patient recordings with and without detectable epileptic activity before and after treatment with resective surgery or neuromodulation, based on our techniques developed to investigate brain connectivity in the human brain using high-density EEG and EEG-fMRI. The role of these connectivity patterns for diagnostic (patient classification) and prognostic purposes (treatment response) will be tested. The better understanding of altered connectivity patterns in focal epilepsies and the way these patterns are influenced by respective surgery or electrical neuromodulation will advance our understanding of the variability of treatment response and post-surgical outcome. From a methodological point of view, the availability of invasive validation offered by clinical invasive recordings and post-operative follow-up is of crucial interest for the neuro-scientists using brain connectivity measures in other applications. New markers of brain dysfunction might help better monitor disease activity and tailor therapy.
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