全球大约有近5千万人患有癫痫，在接受药物治疗的癫痫患者中，约1/3的患者无论服用单药还是联合多种药物，仍无法控制癫痫发作。在癫痫专科，经正规使用2种或2种以上的药物治疗方案治疗失败，则被认为是药物难治性癫痫。对于这些人来说，手术干预通常是最好的选择，但其成功与否取决于准确绘制负责癫痫发作活动的区域。FutureNeuro、爱尔兰转化脑科学研究中心和RCSI医学与健康科学大学的研究人员与国际合作伙伴合作，开发了一种突破性的方法来分析活体人脑中的基因活动。这一创新方法为理解和治疗癫痫等神经系统疾病开辟了新的途径。除了癫痫，这项研究还为更广泛的应用——包括对阿尔茨海默氏症、帕金森病和精神分裂症等的研究——奠定了基础，对于这些研究来说了解活体大脑的分子过程也是至关重要的。

研究人类活体大脑中的基因活动，而不需要从死后捐赠或通过侵入性手术中获得组织样本，一直是神经科学领域的一个长期挑战。来自活体大脑的电生理和分子数据的可用性和整合对于理解和诊断复杂的人类疾病至关重要。

作者把目光转向了用于识别癫痫患者发作焦点的颅内立体脑电图（SEEG）电极的立体定向植入——这种方法将5 - 15个具有多个接触点的电极植入局灶性癫痫患者大脑深部结构，进行颅内脑电图（EEG）记录，可获得极度兴奋性致痫组织的时空图谱，从而定位癫痫发作区、相关传播区以及与正常大脑的区别，然后将神经生理学发现与成像、计算工具和临床信息相结合，以指导手术决策；也有助于阐明癫痫发作时的神经网络行为以及癫痫样活动如何干扰记忆，另外使人类大脑功能的研究成为可能。

通过分析从植入癫痫患者大脑的电极上收集到的分子痕迹——特别是RNA和DNA——并将其与大脑的电记录联系起来，研究人员能够捕捉到活大脑中基因活动的“快照”，为将大脑活动与特定区域的基因打开或关闭联系起来提供了独特的机会。这项研究表明，将分子数据与癫痫发作的电记录相结合，可以增强我们对大脑癫痫发作网络的理解，从而有可能提高癫痫手术的精确度。

研究亮点

作者报告了MoPEDE（通过外植深度电极对癫痫脑活动进行多模态分析）—— 一种从外植SEEG电极中回收大量编码蛋白质的转录本的方法——这些转录本包含有细胞类型标记、DNA甲基化信息和短变异谱，通过与电生理和放射学数据相匹配，可实现高分辨率重建大脑结构和功能。他们发现基因表达梯度与神经生理学指定的致痫性指数相对应，但在一些电极中也存在异常分子指纹，可能表明在电临床评估中未检测到的癫痫发作产生或传播区。此外，他们还鉴别了指示转录许可或限制性染色质状态的DNA甲基化谱，以及在SEEG粘附的具有差异表达和甲基化基因——这些基因此前认为与癫痫无关。总之，这些发现证实，来自外植SEEG电极的RNA图谱和全基因组表观遗传数据提供了大脑活动的高分辨率替代分子景观。MoPEDE方法具有增强诊断决策和加深我们对人脑中癫痫网络过程的理解的潜力。