Eksponen Spektral EEG dan Respons Visual Chirp Mencerminkan Beban Obat Anti-Kejang pada Epilepsi Fokal Refrakter

ABSTRAK
Tujuan
Penanda kuantitatif eksitabilitas kortikal dapat membantu mengidentifikasi responden terhadap obat anti-kejang (ASM). Kami mempelajari hubungan antara beban ASM dan dua penanda elektroensefalografi (EEG) eksitabilitas kortikal pada orang dengan epilepsi refrakter.

Metode
Kami menyertakan individu dengan epilepsi fokal refrakter yang menjalani evaluasi prabedah, yang melibatkan pengurangan ASM dan kurang tidur. Kami memperoleh EEG keadaan istirahat harian dan respons EEG terhadap rangsangan visual pada frekuensi kilatan yang meningkat secara linear (kicauan 10–40 Hz). Kami mengekstrak eksponen aperiodik dari spektrum daya EEG keadaan istirahat dan menganalisis respons kicauan pada frekuensi berkendara dan harmonik orde kedua. Kami memodelkan beban ASM, yang kami kaitkan dengan penanda EEG menggunakan regresi efek campuran linear.

Hasil
Empat puluh delapan subjek (usia rata-rata 34 tahun, rentang usia 16–62 tahun, 19 perempuan) berpartisipasi. Eksponen spektral menjadi kurang negatif dengan pengurangan beban ASM ( p  = 0,02), yang terutama disebabkan oleh berkurangnya daya frekuensi rendah. Menurunkan beban ASM meningkatkan respons harmonik terhadap stimulasi kicauan ( p  = 0,004), juga setelah memperhitungkan kurang tidur ( p  = 0,02), tetapi tidak memengaruhi respons berkendara. Penurunan bertahap ASM secara khusus meningkatkan respons harmonik terhadap frekuensi stimulasi tinggi (27–40 Hz, p  = 0,01).

Interpretasi
Eksponen spektral EEG keadaan istirahat dan respons kicauan visual mencerminkan beban ASM pada epilepsi refrakter. Perubahan spektral frekuensi rendah pada EEG keadaan istirahat mungkin hanya mencerminkan perlambatan spektral yang disebabkan oleh ASM. Stimulasi kicauan visual menunjukkan respons EEG harmonik yang ditingkatkan selama beban ASM rendah, kemungkinan karena peningkatan aktivitas gamma tinggi dan peningkatan respons terhadap gangguan visual. Penerapan penanda akan memerlukan nilai normatif untuk mengurangi keterlambatan pada rejimen pengobatan yang dioptimalkan secara individual.

1 Pendahuluan
Manajemen klinis epilepsi penuh dengan kurangnya biomarker untuk melacak kemanjuran obat anti-kejang (ASM) [ 1 ], yang saat ini dievaluasi melalui proses coba-coba yang panjang. ASM biasanya dianggap mengurangi beban kejang dengan memulihkan rangsangan kortikal yang meningkat secara patologis [ 2 – 4 ] yang merupakan ciri khas otak epilepsi [ 5 ]. Oleh karena itu, normalisasi tingkat rangsangan otak yang diinduksi ASM dapat memprediksi keberhasilan pengobatan. Dengan demikian, biomarker rangsangan kortikal dapat membantu menilai kemanjuran ASM, tetapi ukuran rangsangan yang non-invasif dan mudah diakses yang sensitif terhadap efek ASM masih harus diidentifikasi.

Rangsangan kortikal dapat diindeks baik dengan memperoleh ukuran-ukuran rangsangan dari aktivitas otak spontan atau dengan menyelidiki respons otak terhadap gangguan. Mengenai ukuran-ukuran rangsangan dari aktivitas spontan, insidensi kejadian elektroensefalografik (EEG) interiktal termasuk lonjakan epileptiform dan osilasi frekuensi tinggi (HFO) patologis telah dikaitkan dengan peningkatan rangsangan neuronal [ 6 , 7 ]. Sementara efek ASM pada laju lonjakan tampak bervariasi [ 8-10 ], laju HFO telah terbukti meningkat dengan berkurangnya asupan ASM [ 11 ]. Sayangnya, pemantauan HFO menuntut frekuensi pengambilan sampel yang tinggi dan, meskipun upaya telah dilakukan terhadap pendekatan algoritmik [ 12 ] , analisis visual EEG yang rumit saat ini masih diperlukan. Analisis EEG spektral berpotensi menawarkan pendekatan yang mudah diakses untuk menilai efek ASM [ 13 ]. Ukuran rasio eksitasi-inhibisi (E/I) jaringan saraf, yang berkorelasi dengan eksitabilitas kortikal [ 14 ], tampak tertanam dalam kerapatan spektrum daya (PSD) sinyal kortikal spontan [ 15 ]. Eksponen spektrum ‘aperiodik’ yang kurang negatif (atau: kemiringan yang lebih datar) dari perkiraan 1/f PSD diindikasikan untuk mencerminkan peningkatan rasio E/I, baik dalam data praklinis [ 15 ] dan manusia [ 16 ]. Dibandingkan dengan kontrol sehat, eksponen spektrum interiktal ditemukan lebih negatif dalam konteks ensefalopati epilepsi [ 17 ] tetapi kurang negatif pada orang dengan epilepsi umum [ 18 ]. Eksponen yang lebih kecil ditemukan secara spesifik terkait dengan kasus epilepsi hipermotor terkait tidur, jika dibandingkan dengan parasomnia NREM [ 19 ]. Eksponen spektral tampaknya menjadi lebih negatif selama aktivitas epileptiform dan modulasi sirkadian yang lebih kuat disarankan untuk memprediksi kemanjuran ASM yang lebih baik [ 20 ].

Sehubungan dengan penggunaan gangguan, stimulasi magnetik transkranial telah terbukti memungkinkan penilaian yang kuat terhadap perubahan rangsangan kortikal yang didorong ASM [ 3 , 21 ]. Namun, stimulasi magnetik transkranial memerlukan peralatan yang mahal dan, terutama bila dikombinasikan dengan EEG [ 22 , 23 ], prosedur eksperimen yang kompleks. Stimulasi visual merupakan alternatif yang menarik, cara yang mudah diakses untuk mengindeks rangsangan kortikal berdasarkan karakteristik responsivitas visual, terutama pada epilepsi fotosensitif [ 24-29 ] . Stimulasi ‘kicauan’ visual merupakan bentuk umum dari stimulasi fotik kondisi mapan [ 30 ], karena memiliki laju perubahan frekuensi stimulasi yang bukan nol daripada frekuensi stimulasi yang tetap selama rangkaian stimulus. Penggunaan berbagai frekuensi stimulasi visual memungkinkan evaluasi respons EEG yang bergantung pada frekuensi secara komprehensif dan cepat, termasuk fenomena resonansi [ 31 ]. Dibandingkan dengan pendekatan saat ini yang menggunakan stimulasi fotik intermiten untuk menyelidiki rangsangan kortikal, stimulasi kicauan visual tidak bergantung pada respons fotoparoksismal, yang hanya terjadi pada sebagian kecil orang dengan epilepsi [ 32 ]. Pada migrain, respons EEG terhadap stimulasi kicauan visual lebih jelas pada kasus dibandingkan dengan kontrol [ 33 ] dan selama episode pra-iktal dibandingkan dengan episode interiktal [ 34 ].

Di sini, kami bertujuan untuk menentukan apakah eksponen spektral EEG keadaan istirahat dan respons EEG terhadap stimulasi kicauan visual dapat melacak dinamika eksitabilitas kortikal yang bergantung pada ASM. Kami mengevaluasi penanda EEG ini pada orang dengan epilepsi refrakter yang menjalani evaluasi prabedah.

2 Bahan dan Metode
2.1 Peserta
Kami merekrut individu berusia 16 tahun atau lebih yang dirawat di Unit Pemantauan Epilepsi Stichting Epilepsie Instellingen Nederland (SEIN) untuk evaluasi prabedah antara Juni 2022 dan Oktober 2023. Semua peserta didiagnosis atau diduga menderita epilepsi fokal refrakter saat masuk penelitian. Penghentian ASM, yang sering kali dimulai beberapa hari sebelum masuk, dan deprivasi tidur nokturnal parsial (pNSD) termasuk di antara prosedur pemicu kejang, yang disesuaikan dengan rencana klinis individu. Untuk setiap peserta, kami mengekstraksi karakteristik klinis dari catatan medis elektronik dan mendokumentasikan rejimen ASM di rumah dan selama masuk, di samping pemberian obat penyelamat, kejadian kejang, dan pNSD untuk setiap hari rawat inap. Dewan etik regional (NedMec, University Medical Center Utrecht) mengevaluasi protokol penelitian dan menyimpulkan bahwa Undang-Undang Penelitian Medis Belanda yang Melibatkan Subjek Manusia tidak berlaku, sehingga persetujuan formal tidak diperlukan. Kami memperoleh persetujuan tertulis dari semua individu sebelum dimasukkan.

2.2 Akuisisi Data
EEG direkam menggunakan perangkat lunak SystemPlus Evolution (Micromed SpA, Treviso, Italia), dengan 19 elektroda pada posisi 10–20 dan dua elektroda, F9 dan F10, pada posisi 10–10. Berdasarkan pertanyaan klinis masing-masing, elektroda tambahan diaplikasikan sesuai dengan sistem 10–10. Elektroda referensi dan ground ditempatkan di lokasi CP1 dan CP2. Impedansi awal adalah 3 kΩ atau lebih rendah dan dikoreksi secara berkala. EEG diambil sampelnya pada 256 Hz.

Kami melakukan pengukuran harian aktivitas EEG keadaan istirahat dan respons EEG terhadap stimulasi kicauan visual sekitar pukul 2 siang. Waktu pengukuran ditunda jika terjadi kejang fokal baru-baru ini (< 1 jam) atau kejang (< 2 jam), atau dimajukan jika partisipan harus dipulangkan paling lambat tengah hari. Selama pengukuran, partisipan duduk di tempat tidur dengan mata tertutup dan otot-otot rileks. Kami menggunakan Psytoolkit [ 35 , 36 ] untuk memberi instruksi kepada partisipan dan untuk memutar catatan suara secara teratur yang bertujuan untuk membuat mereka tetap terjaga. Pengukuran EEG keadaan istirahat terdiri dari dua periode 3,5 menit, dipisahkan oleh jeda 15 detik. Untuk stimulasi kicauan visual berikutnya, kami menggunakan kacamata LED cahaya kuning binokular (panjang gelombang 590 nm) (Micromed SpA, Treviso, Italia) dengan intensitas cahaya 223,2 cd per mata. Kacamata dikontrol oleh skrip yang ditulis khusus [ 34 ] di MATLAB R2021a (The Mathworks Inc., Natick, MA, AS). Stimulasi kicauan visual, mengikuti studi sebelumnya [ 33 ], melibatkan 12 percobaan yang diselingi oleh interval durasi acak antara 10 dan 15 detik. Setiap percobaan terdiri dari kilatan frekuensi yang meningkat secara linier. Secara khusus, empat kilatan disajikan pada setiap frekuensi antara 10 dan 40 Hz (kenaikan 1 Hz), dengan total 124 kilatan. Durasi setiap percobaan adalah 5,7 detik. Penanda digital yang menunjukkan awal setiap percobaan kicauan dalam rekaman EEG disimpan untuk pra-pemrosesan data.

2.3 Analisis Data
Kami menggunakan skrip yang ditulis khusus, dan kotak peralatan EEGLAB [ 37 ] dan FieldTrip [ 38 ], di MATLAB R2023b (The MathWorks Inc., Natick, MA, AS) untuk melakukan pra-proses dan menganalisis rekaman EEG.

Untuk setiap rekaman EEG keadaan istirahat, kami menggabungkan dua periode 3,5 menit. Kami mendeteksi saluran yang buruk dengan fungsi clean_artifacts.m dari EEGLAB, yang memeriksa saluran untuk korelasi rendah dengan saluran lain (<0,9), rasio derau garis terhadap sinyal yang tinggi (>4) dan durasi panjang sinyal garis datar (>1 d). Kami menghapus saluran jika berisi lonjakan interiktal atau aktivitas otot, mata, atau jantung setidaknya selama 50% rekaman. Saluran frontopolar (Fp1 dan Fp2) selalu dihapus karena artefak mata yang berlebihan. Saluran garis tengah yang dihapus (Pz, Cz dan Fz) diinterpolasi. Saluran yang tersisa direferensikan ulang ke suatu titik di tak terhingga [ 39 ] dan secara bersamaan diperiksa secara visual untuk setiap artefak sisa, yang kami tolak. Fragmen data yang dihasilkan digabungkan kembali dengan pemodelan autoregresi [ 40 ] menggunakan margin dua sisi 100 milidetik. Bahasa Indonesia: Setelah menerapkan filter notch pada 50 Hz, kami memperkirakan PSD (metode Welch, jendela Hamming 2 detik, tumpang tindih jendela 50%) untuk setiap saluran selama 120 detik pertama data bebas artefak. Kami menerapkan algoritma Fitting Oscillations and One-Over-F (FOOOF) [ 41 ] dalam MATLAB R2023b (The MathWorks Inc., Natick, MA, AS) untuk memperkirakan komponen aperiodik PSD saluran dan mengekstrak eksponennya (Gambar 1 ). Kami menggunakan rentang pemasangan 1–45 Hz dan batas lebar puncak spektral antara 1 dan 6 Hz, sambil tetap menjaga semua parameter algoritma lainnya pada nilai default-nya. Eksponen spektral dirata-ratakan di semua saluran yang tersedia untuk setiap individu.

Pra-pemrosesan dan analisis EEG selama stimulasi kicauan visual sebagian didasarkan pada metodologi yang digunakan sebelumnya [ 34 ]. Per rekaman, kami merujuk ulang data ke elektroda Fz dan, per uji coba kicauan, mengekstrak segmen antara 2 detik sebelum permulaan (memungkinkan koreksi garis dasar) dan 8 detik setelah permulaan (memungkinkan pengamatan potensi efek samping stimulasi). Kami merata-ratakan data tersegmentasi di seluruh elektroda O1, O2, dan Pz untuk memperkirakan lokasi elektroda oksipital yang terpusat dan untuk mengurangi derau. Kami menghitung komponen waktu-frekuensi setiap uji coba (5–125 Hz) menggunakan wavelet Morlet dengan resolusi 1-Hz, yang secara logaritmik meningkat dari 3 hingga 10 siklus lebarnya. Kami merata-ratakan representasi waktu-frekuensi yang dihasilkan di 12 uji coba kicauan. Selanjutnya, kami mendefinisikan respons kicauan sebagai perubahan daya desibel (dB) dalam respons EEG relatif terhadap jendela pra-stimulus 1,6–0,1 detik. Kami menyertakan jendela pra-stimulus pada hari pertama peserta yang memenuhi syarat untuk melakukan perekaman sebagai dasar untuk hari-hari yang tersisa, karena kami mengantisipasi variasi harian dalam aktivitas 1/f yang dapat menyebabkan perkiraan efek yang terlalu rendah atau terlalu tinggi saat menggunakan konversi dB [ 42 ]. Kami kemudian memisahkan respons chirp menjadi respons ‘penggerak’ dan ‘harmonik’, dengan merata-ratakan perubahan daya di seluruh bin −1 hingga 1 Hz yang mengelilingi frekuensi stimulasi (respons penggerak) dan dua kali lipat frekuensi stimulasi (respons harmonik) (Gambar 1 ). Kami selanjutnya menguraikan respons penggerak dan harmonik menjadi respons pada rentang frekuensi stimulasi rendah (10–18 Hz), sedang (19–26 Hz), dan tinggi (27–40 Hz), berdasarkan pekerjaan sebelumnya [ 33 , 34 ]. Kami melakukan analisis post hoc (Informasi Pendukung S1 ) untuk menentukan apakah perubahan terkait kicauan visual dapat dikaitkan dengan perubahan aktivitas latar belakang, perubahan respons, atau keduanya, mengingat kami menggunakan jendela pra-stimulus hari pertama sebagai dasar untuk hari-hari berikutnya.

2.4 Perkiraan Beban ASM
Bahasa Indonesia: Untuk memperkirakan beban ASM harian, kami memodelkan kadar obat dalam darah dari waktu ke waktu [ 43 ]. Model menerima sebagai masukannya asupan ASM pada waktu pagi dan sore standar pukul 8 pagi dan 6 sore konsumsi ASM dengan cap waktu lain, seperti yang tercatat dalam catatan medis pasien, ditambahkan ke waktu terdekat. Kami menormalkan dosis ASM ke dosis harian yang ditentukan [ 44 ]. Kami memperkirakan beban ASM per jam mulai dari 3 minggu sebelum masuk, memastikan kondisi stabil sebelum pengurangan bertahap, hingga keluar dari rumah sakit dengan pemodelan farmakokinetik orde pertama [ 45 ]. Waktu paruh ASM diperoleh dari literatur [ 2 ]. Kami mendefinisikan total beban ASM relatif terhadap beban obat di rumah, ML, untuk setiap peserta dan hari d dengan:

dengan BC menunjukkan estimasi kadar ASM tipe m (dari n total tipe ASM) yang diindeks pada pukul 2 siang, dan d 0 menunjukkan hari terakhir asupan yang tidak diubah. Akhirnya, kami mengubah beban ASM menjadi indeks harian pengurangan beban ASM MLR dengan:

Gambar 2 merupakan contoh simulasi beban ASM.

2.5 Pemilihan Data
Kami mengantisipasi bahwa tidur [ 46 ] dan kejang [ 47 – 49 ] dapat secara independen mendorong perubahan rangsangan dan dengan demikian berpotensi mengaburkan efek penarikan ASM. Korelasi antara risiko kejang dan kadar ASM juga dapat menyebabkan multikolinearitas dalam analisis regresi multivariat, yang dapat membahayakan keandalan estimasi efek regresi [ 50 ]. Oleh karena itu, kami mengecualikan rekaman yang ditandai sebagai fragmen tidur dan rekaman yang diperoleh kurang dari 4 jam setelah kejang kesadaran terganggu fokal atau kurang dari 12 jam setelah kejang tonik-klonik fokal hingga bilateral (fbTCS). Penilaian tidur dilakukan oleh dua penulis (SRG dan ARvNA), yang masing-masing meninjau setengah dari rekaman EEG yang diperoleh dalam periode 30 detik menurut pedoman American Academy of Sleep Medicine [ 51 ]. Kasus-kasus yang meragukan disajikan kepada peninjau kedua dan didiskusikan dengan GHV jika terjadi ketidaksetujuan. Kami memberi label semua rekaman yang berisi setidaknya satu periode tidur sebagai fragmen tidur.

Rekaman EEG keadaan istirahat disertakan hanya jika berisi sedikitnya 120 detik data bebas artefak. Rekaman EEG selama stimulasi kicauan visual disertakan hanya jika berisi respons terhadap 12 percobaan stimulasi berturut-turut.

2.6 Analisis Statistik
Kami menggunakan kode yang ditulis khusus dalam MATLAB R2023b (The MathWorks Inc., Natick, MA, AS) untuk melakukan analisis regresi efek campuran linier, memeriksa dampak beberapa faktor pada penanda EEG. Kami menyertakan intersepsi acak untuk memperhitungkan garis dasar penanda EEG yang bergantung pada partisipan. Pertama-tama kami mengeksplorasi efek tidur dan kejang sebelumnya pada penanda EEG menggunakan analisis univariat. Selanjutnya, kami menilai dampak pengurangan beban ASM pada penanda EEG menggunakan analisis univariat. Selain itu, kami memeriksa apakah pNSD memengaruhi penanda EEG ( p  < 0,10) dalam analisis univariat. Jika demikian, kami melanjutkan untuk menguji efek pengurangan beban ASM dalam analisis multivariat sambil memperhitungkan pNSD. Setiap analisis regresi memodelkan efek pada penanda EEG tertentu: eksponen spektral EEG keadaan istirahat, respons kicauan visual mengemudi rata-rata, atau respons kicauan visual harmonik rata-rata. Jika salah satu dari dua respons kicauan visual rata-rata diprediksi secara signifikan oleh pengurangan beban ASM, kami mengevaluasi pita frekuensi stimulasi rendah, sedang, dan tinggi secara terpisah. Kami menerapkan penyesuaian Holm-Bonferroni terhadap nilai- p jika terjadi beberapa perbandingan khusus untuk analisis univariat. Kami menganggap efek yang diestimasikan dengan nilai- p < 0,05 sebagai signifikan secara statistik.

3 Hasil
3.1 Populasi Penelitian
Kami mengikutsertakan 48 peserta dengan dugaan epilepsi fokal refrakter antara Juni 2022 dan Oktober 2023 (Tabel 1 ). Lamanya perawatan rata-rata adalah 4 hari (kisaran 2–5) dan jumlah total hari perawatan berjumlah 228, di mana 257 kejang tercatat pada 36 (75%) peserta. Evaluasi prabedah mengungkapkan epilepsi umum pada satu peserta. Peserta ini mengalami kejang mioklonik-tonik-klonik umum, yang karena alasan praktis kami beri label sebagai fbTCS dalam analisis.

TABEL 1. Karakteristik demografi dan klinis peserta.

Catatan: Tanda bintang (*) menunjukkan kemungkinan beberapa kejadian per peserta.
Singkatan: ASM, obat antikejang; IQR, rentang interkuartil.

3.2 Rekaman EEG
Kami memperoleh 159 rekaman EEG keadaan istirahat pada 42 peserta dan 151 rekaman EEG selama stimulasi kicauan visual pada 44 peserta (Gambar 3 ). Pemilihan rekaman yang memenuhi syarat untuk analisis menghasilkan 121 rekaman EEG keadaan istirahat, dengan median tiga rekaman per peserta (rentang 1–5), dan 82 rekaman stimulasi kicauan visual, dengan median tiga rekaman per peserta (rentang 1–5). Kami menolak median 10 saluran artifaktual (rentang 1 hingga 16) dari rekaman EEG keadaan istirahat setiap peserta sebelum analisis spektral.

3.3 Efek Pengurangan Beban ASM
Eksponen spektral EEG keadaan istirahat dan respons kicauan visual dipengaruhi oleh kejang kesadaran fokal yang terganggu dan fbTCS sebelum perekaman, serta oleh tidur selama perekaman (Tabel S1 ), yang membenarkan pengecualian rekaman masing-masing ini dari analisis lebih lanjut tentang efek pengurangan beban ASM. Tinjauan lengkap hasil analisis regresi disediakan dalam Tabel S1 dan ringkasan dalam Tabel 2 .

TABEL 2. Ringkasan efek pengurangan obat anti-kejang (ASM), kejang sebelumnya, dan tidur pada penanda elektroensefalografi (EEG).

Catatan: Efek positif signifikan ( p  < 0,05) dilambangkan dengan tanda panah ke atas, efek negatif signifikan dilambangkan dengan tanda panah ke bawah, dan tidak adanya efek ditunjukkan dengan tanda sama dengan.
Singkatan: fbTCS, kejang tonik-klonik fokal hingga bilateral; FIAS, kejang gangguan kesadaran fokal; NA, tidak berlaku.
Efek yang diperkirakan dalam analisis regresi multivariat yang mengoreksi kurang tidur nokturnal parsial (pNSD) sebelum pengukuran.
b Efek diperkirakan dalam analisis regresi univariat.

3.3.1 EEG Keadaan Istirahat
Pengurangan beban ASM menghasilkan eksponen spektral yang kurang negatif dari EEG keadaan istirahat (estimasi [95% CI]: 0,09 [0,02 hingga 0,17], p  = 0,02). Eksponen spektral tidak terpengaruh oleh pNSD (estimasi [95% CI]: 0,03 [−0,02 hingga 0,07], p  = 0,23). Penurunan eksponen tampaknya terutama disebabkan oleh pengurangan daya delta, theta, dan alfa (Gambar 4A ).

 

3.3.2 Stimulasi Kicauan Visual
Pengurangan beban ASM tidak meningkatkan respons berkendara rata-rata (estimasi [95% CI]: 0,57 dB [−0,47 hingga 1,60], p  = 0,28) tetapi meningkatkan respons harmonik rata-rata (estimasi [95% CI]: 1,92 dB [0,64 hingga 3,19], p  = 0,004) terhadap stimulasi kicauan visual. Peningkatan ini secara khusus diamati dalam respons harmonik terhadap frekuensi stimulasi sedang (estimasi [95% CI]: 1,88 dB [0,45 hingga 3,31], p  = 0,02) dan tinggi (estimasi [95% CI]: 2,58 dB [0,89 hingga 4,27], p  = 0,01) (Gambar 4B ). Respons harmonik rata-rata juga ditingkatkan oleh pNSD (estimasi [95% CI]: 0,86 dB [0,08 hingga 1,64], p  = 0,03). Efek pengurangan beban ASM pada respons harmonik rata-rata tetap ada saat memperhitungkan efek pNSD dalam analisis multivariat (estimasi [95% CI]: 1,62 dB [0,26 hingga 2,98], p  = 0,02). Lebih jauh lagi, analisis multivariat mengungkapkan bahwa pengurangan beban ASM secara khusus meningkatkan respons terhadap frekuensi stimulasi tinggi (estimasi [95% CI]: 2,31 dB [0,51 hingga 4,12], p  = 0,01). Analisis post hoc menunjukkan bahwa efek tersebut kemungkinan didorong oleh kombinasi perubahan respons aktual dan perubahan aktivitas latar belakang (Informasi Pendukung S1 ).

4 Diskusi
Kami menemukan korelasi signifikan antara beban ASM dan penanda EEG putatif dari rangsangan kortikal pada orang dengan epilepsi refrakter yang menjalani rekaman EEG multi-hari selama skrining praklinis. Pengurangan beban ASM menghasilkan kemiringan spektral yang kurang negatif dari EEG keadaan istirahat, terutama karena penurunan perlambatan spektral. Studi in silico dan in vivo sebelumnya yang mendukung penggunaannya sebagai penanda rangsangan neuronal melaporkan kemiringan yang berubah karena perubahan spektral pada frekuensi hingga 75 Hz [ 15 , 17 , 18 , 20 ]. Temuan kami tampaknya kurang spesifik untuk peningkatan umum dalam rangsangan otak, karena kami tidak mengamati peningkatan dalam rentang frekuensi yang lebih tinggi. Stimulasi kicauan visual mengungkapkan respons harmonik orde kedua yang ditingkatkan terhadap frekuensi stimulasi yang lebih tinggi selama penurunan bertahap ASM. Respons kicauan yang meningkat kemungkinan besar dihasilkan dari peningkatan aktivitas gamma tinggi dan peningkatan respons terhadap gangguan visual. Walaupun eksponen spektral maupun respons kicauan visual tidak secara eksklusif menunjukkan perubahan dalam rangsangan, kedua penanda tersebut dapat digunakan untuk mengukur aspek keseimbangan E/I selama titrasi ASM.

Eksponen spektral data EEG keadaan istirahat menjadi kurang negatif dengan menurunnya beban ASM. Karena eksponen spektral yang lebih kecil telah dikaitkan dengan rasio E/I yang lebih tinggi [ 15 ], hasil ini mungkin menunjukkan peningkatan keseluruhan dalam rangsangan neuronal. Namun, kami mengamati bahwa pengurangan beban ASM terutama menyebabkan penurunan daya EEG dalam rentang frekuensi delta-ke-alfa, tanpa mempengaruhi frekuensi yang lebih tinggi. Sementara penarikan ASM akut telah dikaitkan dengan penurunan daya EEG pita lebar [ 52 ], efek terbesar memang diamati dalam rentang frekuensi yang lebih rendah [ 52 , 53 ]. Perubahan eksponen spektral mungkin mencerminkan pembalikan perlambatan spektral yang dilaporkan disebabkan oleh ASM tertentu, seperti karbamazepin dan okskarbazepin, yang dihipotesiskan mencerminkan perubahan terkait ASM dalam kemampuan kognitif [ 54 – 57 ], daripada mencerminkan perubahan dalam rasio E/I yang khusus untuk otak epilepsi [ 18 , 20 ]. Oleh karena itu, eksponen spektral mungkin kurang cocok untuk melacak efek ASM akut pada rangsangan kortikal sebagai prediktor kemanjurannya. Meskipun demikian, kami tidak dapat mengecualikan bahwa penurunan ASM mengurangi sinkronisasi EEG dalam pita frekuensi yang lebih rendah sebagai tanda berkurangnya penghambatan [ 58 ].

Pengurangan beban ASM dikaitkan dengan respons EEG harmonik orde kedua yang lebih kuat terhadap stimulasi kicauan visual dalam rentang frekuensi tinggi (27–40 Hz). Pada orang dengan migrain, rentang kicauan yang sebagian tumpang tindih (22–32 Hz) mengungkapkan responsivitas visual pra-iktal yang ditingkatkan, yang mungkin mencerminkan peningkatan rangsangan kortikal terhadap serangan [ 34 ]. Kami tidak mengetahui adanya studi stimulasi kicauan visual sebelumnya pada orang dengan epilepsi, namun stimulasi magnetik transkranial, sebagai modalitas perturbasional alternatif, mengungkapkan peningkatan rangsangan kortikal selama penurunan bertahap ASM dengan mengurangi ambang motorik istirahat [ 49 ]. Khususnya, temuan kami bahwa respons kicauan visual dapat menurun setelah fbTCS tetapi meningkat setelah kejang gangguan kesadaran fokal sejajar dengan pengamatan yang dilakukan dalam studi stimulasi magnetik transkranial sebelumnya [ 49 ]. Meskipun studi kami tidak berdaya untuk mendeteksi efek pasca-iktal, kongruensi tersebut mungkin lebih lanjut mendukung gagasan bahwa respons kicauan visual tampaknya mampu melacak rangsangan kortikal.

Stimulasi kicauan visual mengungkapkan peningkatan aktivitas neuronal setelah penarikan ASM khususnya dalam rentang frekuensi gamma (54–80 Hz). Ini mungkin menandakan peningkatan kerentanan terhadap kejang. Pengelompokan fase pita gamma yang ditingkatkan, yang ditimbulkan oleh stimulasi magnetik transkranial, membedakan orang dengan epilepsi mioklonik juvenil dari kontrol [ 59 ]. Fenomena ini, ketika diinduksi oleh stimulasi visual, juga berkorelasi dengan respons fotoparoksismal yang akan datang pada epilepsi fotosensitif [ 27 ]. Lebih jauh lagi, anak-anak dengan kejang demam menunjukkan komponen spektral potensial visual keadaan stabil rentang gamma yang berubah dibandingkan dengan kontrol yang sehat [ 60 ]. Selain dari gagasan bahwa aktivitas otak yang mengganggu dapat mengungkapkan peningkatan responsivitas kortikal yang menunjukkan peningkatan kerentanan kejang, efek langsung dari pengurangan ASM pada aktivitas gamma latar belakang mungkin secara terpisah menyebabkan peningkatan responsivitas gamma. Penghentian antagonis saluran natrium yang bergantung pada tegangan, seperti karbamazepin dan lamotrigin, yang merupakan mayoritas ASM yang diturunkan secara bertahap dalam penelitian kami, dapat menjelaskan peningkatan aktivitas pita gamma [ 61 ]. Agen yang menurunkan secara bertahap yang mempotensiasi sistem GABAergik, seperti valproat tetapi mungkin juga levetiracetam [ 62 ], dapat menurunkan daya alfa [ 63 , 64 ], yang mungkin juga memfasilitasi peningkatan daya gamma [ 65 – 67 ]. Namun, peran efek ASM tersebut pada aktivitas osilasi gamma latar belakang tampak terbatas mengingat perbedaan visual minimal dalam daya gamma EEG yang kami amati antara beban ASM rendah dan tinggi.

Studi kami memanfaatkan rekaman EEG multi-hari untuk mengevaluasi hubungan antara penurunan ASM dan penanda EEG dari rangsangan kortikal, sambil meminimalkan potensi faktor pengganggu oleh ritme sirkadian [ 68 ], kurang tidur [ 69 , 70 ], dan asupan obat penyelamat [ 71 , 72 ]. Dengan protokol eksperimental yang ringkas dan sederhana, yang berpotensi untuk implementasi klinis yang mudah, kami mengidentifikasi biomarker EEG kuantitatif yang mengungkapkan efek ASM akut pada rangsangan kortikal. Namun, studi kami juga memiliki beberapa keterbatasan. Pertama, kami tidak dapat menghubungkan penanda EEG dengan ukuran kemanjuran ASM yang sebenarnya, karena ini akan memerlukan pemantauan frekuensi kejang yang lama dan asupan ASM yang stabil. Sebaliknya, kami memanfaatkan beban ASM yang dimodelkan secara individual, yang sebelumnya telah dikorelasikan dengan rangsangan kortikal [ 49 ], pendorong penting kerentanan kejang [ 73 ]. Meskipun demikian, efek penghentian ASM akut pada aktivitas otak kontras dengan situasi rawat jalan dengan modifikasi dosis ASM yang lambat, sehingga menggarisbawahi perlunya studi prospektif untuk menghubungkan penanda kami dengan titrasi dan kemanjuran ASM. Kedua, karena keragaman ASM, kami tidak dapat mengaitkan efek penghentian tertentu dengan jenis obat tertentu. Meskipun terdapat variasi dalam mekanisme kerja, studi kami telah menunjukkan korelasi yang jelas antara beban ASM agregat dan respons kicauan visual serta eksponen spektral. Studi mendatang dapat mengurai kontribusi relatif dari berbagai jenis ASM terhadap modulasi penanda EEG yang sebanding dari rangsangan kortikal. Ketiga, khususnya selama stimulasi kicauan visual yang mengikuti perekaman keadaan istirahat, kami biasanya mencatat tanda-tanda tidur pada peserta. Mengacak urutan pengukuran dapat mengurangi risiko tidur, tetapi kami memprioritaskan menjaga kondisi yang sama untuk kepentingan perbandingan sehari-hari. Oleh karena itu, kami mengklasifikasikan setiap rekaman EEG sebagai tidur atau bangun dan mengecualikan rekaman tidur dari analisis. Terakhir, kami bertujuan untuk mengecualikan efek pasca-iktal pada pembacaan EEG yang digunakan untuk analisis efek ASM. Aktivitas EEG spontan yang berubah diamati pada individu yang belum pernah mengonsumsi obat dari beberapa menit setelah kejang fokal hingga lebih dari setengah jam setelah fbTCS [ 74 ]. Respons kortikal mungkin berbeda dari garis dasar selama beberapa jam setelah kejang fokal [ 49 ] dan, pada individu yang tidak diobati dibandingkan dengan kontrol yang sehat, hingga 2 hari setelah fbTCS pertama [ 75 ]. Beberapa ASM umum telah ditemukan untuk mengurangi gejala pasca-iktal atau durasinya [ 76], yang mungkin telah menekan efek pasca-iktal dalam kelompok kami. Dengan tidak melakukan pengukuran dalam waktu 4 jam setelah kejang kesadaran fokal yang terganggu atau 12 jam setelah fbTCS, mungkin tidak menyingkirkan semua efek pasca-iktal, tetapi mungkin membuat dampaknya dapat diabaikan.

Potensi eksponen spektral EEG keadaan istirahat dan respons kicauan visual sebagai biomarker EEG yang dapat diakses dari kemanjuran ASM harus dikonfirmasi dalam studi mendatang yang melibatkan tindak lanjut peserta jangka panjang dengan catatan harian kejang dan evaluasi selama dosis ASM stabil. Pada akhirnya, penerapan penanda akan memerlukan nilai normatif untuk mengurangi keterlambatan pada rejimen pengobatan yang dioptimalkan secara individual.