通过新技术发现的癫痫中的“微调”

利用遗传分析和数学建模与一些基本井展组合的创新技术，研究人员已经鉴定了癫痫患者的脑组织中的先前未思索的微调。毫米大小的异常可能会解释为什么脑表现出正常的大脑的区域可以在许多儿童和癫痫患者中产生严重的癫痫发作。

这项研究是由伊利诺斯大学芝加哥医学院、韦恩州立大学和蒙大拿州立大学的研究人员共同完成的，研究结果发表在了《科学》杂志上脑。

全世界约有1%的人患有癫痫。它的特点是，当大脑中的神经元群异常地同时放电时，就会发生不可预测的癫痫发作。有时癫痫可以追溯到癫痫开始时大脑的明显异常，但在很多情况下，没有明显的异常或恐惧可以解释癫痫的活动。

“了解什么是错的人脑组织产生癫痫的新疗法的发展是至关重要的,因为大约三分之一的癫痫患者不回应我们的现有药物,”负责人和教授杰弗里·勒布博士说,在芝加哥大学医学院神经病学和康复和这项研究的共同作者。“了解这些微小病变的存在，是我们理解人类癫痫的巨大进步，为治疗这种疾病提供了新的目标。”

通过分析来自15名接受手术治疗癫痫的患者的组织中的数千基因，搜索了与癫痫相关的细胞变化的LOEB和同事。他们使用了一个称为集群分析的数学建模技术，以划分大量的遗传数据。

利用该模型，他们能够预测并确认存在细胞异常的微小区域——微病变——在具有高水平癫痫电活动的人类脑组织中，或“高峰值”区域癫痫发作开始。

“使用聚类分析就像使用金属探测器在干草堆中找到针头”，“Loeb说。他说，该模型揭示了11个基因集群，即“跳过美国跳出”，与来自同一患者的癫痫活性较少的癫痫活性的组织相比，在具有高水平的癫痫发电量的组织中进行上调或下调。

当它们与来自的细胞类型匹配到它们来自的细胞类型时，结果预测，某些类型的神经元会降低并增加血管和增加炎症细胞在脑组织中癫痫活动。

当法比恩·达谢(Fabien Dachet)， UIC的生物信息学研究专家和该研究的第一作者，回到组织样本并对这些细胞进行染色时，他发现所有的预测都是正确的——血管、炎症细胞、还有由神经元组成的局灶性微损伤，这些神经元失去了大部分正常的连接，使它们无法相互交流。“我们认为这些新发现的微损伤会导致大脑中自发的、异常的电流导致癫痫发作，“Loeb说。

Loeb和他在UIC的同事正在使用同样的方法寻找与肌萎缩性脊髓侧索硬化症(一种神经退行性疾病)和脑肿瘤相关的差异表达基因簇。Loeb解释说:“我们现在有了一种预测细胞变化的方法，通过一些相当简单的计算，在受癫痫影响比较大和比较小的人体组织中，通过简单地测量基因组成来预测细胞变化。”

“这种技术使我们能够在我们可以访问人体组织的几乎任何疾病中发现先前未知的细胞异常，”Loeb说。他目前正在UIC在UIC的国家“神经阵容”的电气映射和遗传分析大脑组织这样的研究。

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