人間の単一ユニット活動電位と発作活動の影響

スパイクソーティングアルゴリズムは、てんかん手術の評価を受けている患者の埋め込まれた電極記録から隔離されたニューロン（「単一ユニット」）の発火パターンを特定するために使用されていますが、有用な臨床情報を提供する可能性はわかりません。したがって、これらの録音の安定性とその文脈の両方を特徴付けることが重要です。重要な考慮事項は、病理の焦点に関してユニットが位置する場所です。微小電極アレイを使用して拡張された空間領域に記録されたニューロンスパイク活動の最近の分析は、2つの異なる空間領域の観点から発作活動を考慮することの重要性を実証しています。ただし、これら2つの領域の病理情報は非常に異なる可能性があります。したがって、私たちは、発作時代を含むこれら2つの領域で長期にわたって確実に従うことができるかどうかを調査しました。局所新皮質のてんかんの外科的評価のために、ビデオテレメトリーモニタリングを受けている4人の患者から数百のニューロンから単位記録を分離しました。ユニットの安定性は、40時間を超え、複数の発作にわたって持続する可能性があります。重要な発見は、半腫瘍では、発作中でもスパイクのステレオタイプが維持されたことです。発作中に半層発火が増加する傾向がありましたが、ベースライン期間にわたって有意な変化を示したユニット（10〜20％）の少数しかありませんでした。対照的に、激しいコア領域内では、激しい過敏性マルチユニット発火を特徴とする領域では、単位が発作活動に組み込まれたため、スパイクの並べ替えアルゴリズムが失敗しました。その瞬間から発作の終わりまでスパイクの並べ替えは不可能でしたが、発作の終了後、スパイク形状の回復は急速でした。一部のユニットは発作の終了から数秒以内に再登場し、3分以内に80％を超えるユニットが再出現しました（rrecov = 104±22秒）。平均発火率の回復は、この時間枠内でも非薄手のレベルに近いものであり、低違法状態が半層または中核のいずれかで持続的な細胞神経生理学的機能障害によって説明できないことを示唆しています。これらの研究は、これらの録音が臨床診療にどのように情報を提供するかについての将来の調査の基礎を築きます。この記事の科学的な解説については、キムチと現金（doi：10.1093/awv264）を参照してください。

Spike-sorting algorithms have been used to identify the firing patterns of isolated neurons ('single units') from implanted electrode recordings in patients undergoing assessment for epilepsy surgery, but we do not know their potential for providing helpful clinical information. It is important therefore to characterize both the stability of these recordings and also their context. A critical consideration is where the units are located with respect to the focus of the pathology. Recent analyses of neuronal spiking activity, recorded over extended spatial areas using microelectrode arrays, have demonstrated the importance of considering seizure activity in terms of two distinct spatial territories: the ictal core and penumbral territories. The pathological information in these two areas, however, is likely to be very different. We investigated, therefore, whether units could be followed reliably over prolonged periods of times in these two areas, including during seizure epochs. We isolated unit recordings from several hundred neurons from four patients undergoing video-telemetry monitoring for surgical evaluation of focal neocortical epilepsies. Unit stability could last in excess of 40 h, and across multiple seizures. A key finding was that in the penumbra, spike stereotypy was maintained even during the seizure. There was a net tendency towards increased penumbral firing during the seizure, although only a minority of units (10-20%) showed significant changes over the baseline period, and notably, these also included neurons showing significant reductions in firing. In contrast, within the ictal core territories, regions characterized by intense hypersynchronous multi-unit firing, our spike sorting algorithms failed as the units were incorporated into the seizure activity. No spike sorting was possible from that moment until the end of the seizure, but recovery of the spike shape was rapid following seizure termination: some units reappeared within tens of seconds of the end of the seizure, and over 80% reappeared within 3 min (τrecov = 104 ± 22 s). The recovery of the mean firing rate was close to pre-ictal levels also within this time frame, suggesting that the more protracted post-ictal state cannot be explained by persistent cellular neurophysiological dysfunction in either the penumbral or the core territories. These studies lay the foundation for future investigations of how these recordings may inform clinical practice.See Kimchi and Cash (doi:10.1093/awv264) for a scientific commentary on this article.