引用本文： 盧弘娟, 張瑋, 龍綺婷, 張翠榮, 尚麗, 劉興洲, 孫偉. 島葉-扣帶皮質網絡γ振蕩與癲癇發作中“憲兵帽”征的電-臨床關聯機制. 癲癇雜志, 2022, 8(6): 509-516. doi: 10.7507/2096-0247.202209002 復制
2014年， Chauvel等[1]在關于額葉癲癇癥狀學的研究中描述了一種特殊的面部征象，表現為雙側口角對稱性下撇姿勢，同時伴有下頜收縮。因其形狀類似法國拿破侖時期憲兵的帽子，所以命名為“憲兵帽”征（“Chapeau de Gendarme” sign，CDG sign）。同期 Chassoux等[2]報道 11 例額葉癲癇，慣常發作中出現 CDG 征，并認為 CDG 征是與微笑表情相反的一類面部表情，常伴隨恐懼、厭惡等負性情緒體驗；提出 CDG 征的出現可能與島葉、扣帶回受累相關。在新近發表的個案報道中，CDG 征還見于額葉外癲癇病例，如顳葉癲癇、島葉癲癇[3-4]，提示了其產生存在復雜的皮質網絡機制。近期，本團隊發現 CDG征的形成與無顆粒-乏顆粒島葉-扣帶皮質（Agranulo-dysgranular insulo-cingulate cortices，ADICC）受累相關，并由此推測 CDG 征應被視為一類具有社交表情性質的面部征象[5]。
與頭皮腦電圖及硬膜下電極腦電圖技術相比，立體定向腦電圖（Stereoencephalography，SEEG）在記錄大范圍皮質網絡信號中具有優勢[6]。在使用SEEG研究局灶性癲癇發作時發現，發作期起始電位（electrical onset）與首發臨床癥狀之間存在一定程度的時間間隔（time lag），跨度從數十毫秒至十余秒，乃至數十秒不等[7]。起始于原始感覺/運動皮質或者單一模態聯合皮質的癲癇發作多數表現為單純感覺幻覺或運動癥狀，且發作期放電與臨床癥狀之間的時間間隔較短，即二者存在一定程度的線性關聯（linear relation）；累及多模態聯合皮質（如前額區皮質）的癲癇發作中，首發癥狀可表現為復雜運動/行為，且發作期放電和首發癥狀之間的時間間隔變異度較大，即二者存在非線性關聯 （non-linear relation）[7-8]。換言之，考慮發作起始電位與初始癥狀（initial sign）之間的時間間隔對定位致癇區/發作起始區有一定價值。
臨床研究證實，低波幅快節律（Low voltage fast activities，LVFA），即β-γ 振蕩，在癲癇發作的發生（ictogenesis）和癥狀學演變中均起到重要作用[9]。顳葉癲癇研究中發現， “似曾相識感”（déjà vu）與杏仁核-海馬、海馬-內嗅皮質在低頻率“共激活”（co-activation）相關[10-11]。額顳葉癲癇中，帶有情緒色彩的過度運動的發生于前額區底面-內側面和杏仁核高頻放電去同步化有關[12]。Aupy 等[13]報道島葉-島蓋θ活動與口-消化道自動運動發生之間存在時間線性關聯。
在大腦邊緣皮質中，島葉前-中部與前-中扣帶回雖為非相鄰皮質區，但二者皮質屬性相似（均屬于顆粒-乏顆粒結構），且存在大量纖維聯系[14-15]；從高級皮質功能來，島前小葉（邊緣感覺皮質）與前扣帶回（邊緣運動皮質）常協同參與社交表情/行為的表達與控制[16]。
綜上，本研究假設ADICC在發作期受累與CDG征發生之間存在電信號相關的因果關系。
1 資料與方法
1.1 病例資料
回顧性分析2017年3月—2019年12月在上海德濟醫院癲癇中心完成術前評估及外科治療的所有局灶性癲癇病例（n=148）。該研究獲得上海德濟醫院醫學倫理委員會審核批準及所有患者或監護人知情同意。
1.1.1 納入標準
① 慣常發作中出現“憲兵帽”征；② 在島葉前-中部和前-中扣帶回至少各有2個顱內電極觸點；③ 外科手術后隨訪超過6個月，Engel分級Ⅰ級；④ 患者或監護人知曉并簽署知情同意書。
1.1.2 排除標準
① 視頻中面部出現遮擋，影響CDG 征視覺分析；② SEEG確定2個或2個以上致癇區。
1.2 SEEG數據采集
使用Nihon Kohden 256通道腦電圖監測系統（上海Kohden醫療器械有限公司）獲取SEEG信號，采樣率為2 000 Hz，低頻濾波設置為0.53 Hz，高頻濾波設置為600 Hz。由3名癲癇專科醫師對視頻監測所記錄的自發性癲癇發作進行獨立分析。根據高分辨率視頻資料，僅納入可清晰觀察到完整CDG的慣常發作。
1.3 ADICC皮質區SEEG特征分析
根據大腦皮質細胞構筑特征[17-18]，將島葉前-中部及前-中扣帶皮質分為2個亞類：
（1）無顆粒-乏顆粒島葉皮質（Agranulo-dysgranular insular cortex，ADIC），包括：① 無顆粒島葉皮質（Agranular insular cortex，InSa），位于島閾，圍繞梨狀皮質；② 乏顆粒島葉皮質前部（Anterior part of dysgranular insula，InSda），位于島前小葉（Anterior insular lobule，AIC），包繞InSa。
（2）無顆粒-乏顆粒扣帶皮質（Agranulo-dysgranular cingulate cortex，ADCC），包括大部分前-中扣帶回皮質（p24、p32、a24’、p24’、32’區）。
SEEG分析窗口定義為發作起始電位至CDG結束，分為早期擴散期（從發作起始到 CDG 征出現）和CDG期（從 CDG 征出現至 CDG 征結束）兩個時段。本研究假設：① ADIC-ADCC“共激活”出現在 CDG 征發生之前；② ADIC-ADCC“共激活”出現在γ 頻段；③ ADIC-ADCC γ 頻段“共激活”潛伏期（SEEG發作起始電位與“共激活”起始點之間的時間間隔）與 CDG 征潛伏期（SEEG發作起始電位與 CDG 征起始點之間的時間間隔）之間存在線性關聯。
SEEG通過顱內電極對不同腦區的電活動進行采樣。為了方便統計分析，本研究規定：① 解剖樣本量（Number of cortical samples，NCS）指植入到指定皮質區的電極植入數量；② 電生理樣本量（Number of neurophysiological samples，NNS），即從指定皮質收集到的全部發作期SEEG的數量。對于每一病例的指定腦區，NNS等于NCS 乘以發作次數（NNS = NCS × Nseizure）。例：在病例5中，扣帶皮質 a24’ 區植入了3根電極，共記錄到21次發作，則 a24’ 區的NCS為3，NNS為63（21 × 3）。
研究表明，在SEEG發作期的時頻分析中，LVFA表現為多條（多見于致癇區）或單條（多見于非致癇區）窄頻帶β-γ 振蕩，并被認為對癲癇發作癥狀的發生和演變起關鍵作用[7]。本研究假設，特定腦區的LVFA可能導致 CDG 征的形成。對發作期SEEG進行視覺分析，重點確定在分析窗口內出現起始型電位和/或LVFA的皮質區域，統計每個皮質區LVFA 陽性的電生理樣本量（Number of “LVFA +” NS，N“LVFA+” NS），并計算其占總電生理樣本量百分比（Rate，R），R“LVFA+” NS = N“LVFA+” NS / NNS。
本研究電生理資料分析步驟如下：
第一步：對403個ADICC電生理樣本進行視覺分析、時頻分析，確定“LVFA +”NSs 數量，各個皮質區LVFA起始點，計算LVFA潛伏期。
第二步：確定ADIC-ADCC “共激活”潛伏期。① 分別確定各皮質亞類（ADIC 和ADCC）LVFA 潛伏期，在這一過程中，以各自最早出現LVFA 的皮質潛伏期作為該亞類的LVFA潛伏期。例如在一次癲癇發作中，InSa的LVFA 潛伏期為2.0 s，InSda的LFVA 潛伏期為3.0 s，則ADIC 的LVFA 潛伏期應取二者間最小值，即2.0 s。；② 基于上述基礎，取二者間潛伏期較大者，即為ADIC-ADCC“共激活”潛伏期。
第三步：利用時頻分析確定LVFA 頻段范圍是否為 γ 頻段。
第四步：CDG 征潛伏期的測量（從SEEG電發作起始到CDG征出現的時間段）。
第五步：確認ADIC-ADCC “共激活”與 CDG 征之間存在時間線性關系。首先建立 CDG 征潛伏期、ADIC-ADCC“共激活”潛伏期的散點圖，然后進行Pearson相關分析、線性回歸分析（SPSS 20.0）。
綜上所述，本研究共納入7例患者，69次癲癇發作。致癇區同側皮質觸點678個，總共獲得皮質區樣本196個，電生理樣本1694個；其中ADICC皮質觸點121個（圖1），皮質區樣本量43個，電生理樣本量403個（表1）。
圖1
ADICC顱內電極觸點位置示意圖
致癇區同側ADICC皮質觸點解剖位置，A示前-中扣帶皮質區（p32、p24、a24’、p24’、32’）觸點；B示島前小葉皮質區（InSa、InSa）觸點。不同病例由不同顏色代表
Figure1. Schematic diagram of the intracerebral contacts located in agranulo-dysgranular insulo-cingulate corticesSchematic diagram of intracerebral contacts located in ADICC in the hemispheres ipsilateral to epileptogenic zone in the 7 patients. Dots labeled by different colors represent the corresponding patients. A. the anterior-middle cingulate cortical area (p32, p24, a24', p24', 32'); B. the anterior insula cortical area (InSa, InSa)
表1
ADICC樣本量統計
Table1.
Sample size of agranulo-dysgranular insulo-cingulate cortices
2 結果
在全部69次發作，403個ADICC電生理樣本中，“LVFA +” NS為374個；ADICC各皮質區 “LVFA +” NS占比（R “LVFA +” NS），見表2，其中pACC（p24、p32）較低，MCC（a24’、p24’、32’）和ADIC（InSa、InSda）較高。
表2
表-2 ADICC各腦區樣本量
Table2.
Sample size of each ADICC cortical areas
2.1 ADICC中LVFA與CDG征的時間關系
對374個“LVFA +”NSs進行統計，結果顯示CDG征的潛伏期較LVFA潛伏期長；未發現ADIC和ADCC皮質區在CDG征之后出現LVFA的情況。每例SEEG分析窗口時長、CDG征潛伏期、各腦區LVFA潛伏期、ADIC-ADCC“共激活”潛伏期見表2，可見不同患者之間各參數值差異較大，原因為起始于不同皮質的癲癇發作累及不同類型的皮質網絡。對全部64次發作進行分析發現，在CDG征出現之前，ADIC和ADCC均有皮質區出現LVFA，即在早期擴散期出現ADIC-ADCC“共激活”，并在CDG維持期間持續存在（圖2、表3）。
圖2
TFA示例圖
示發作期SEEG時頻分析（4例），每例癲癇發作均以γ振蕩為起始電位，并于CDG出現之前快速累及島前小葉及前-中扣帶皮質，即在γ范疇內“共激活”（箭頭所示），且伴有低頻段的抑制現象，持續至CDG結束
Figure2. Examples for time-frequency analysisThe schematic diagram shows the time-frequency analysis of ictal phase in four of the 7 patients. All the seizures congruously start with gamma oscillations in the epileptogenic zone and rapidly involves the anterior insula and anterior-middle cingulate cortical areas before the CDG sign develops and presents a "co-activation" in gamma band (indicated by arrows), accompanied by suppression of low frequency activity and persisting until the end of the CDG sign
表3
表-3 電-臨床征象潛伏期統計
Table3.
Latency of electro-clinical sign
2.2 ADIC-ADCC γ頻段“共激活”
對所有69次發作期SEEG進行視覺（波形）分析、時頻分析顯示，ADIC-ADCC共激活頻率范圍均為γ頻段（圖2）。
2.3 ADIC-ADCC“共激活”與CDG征的線性關系
如表3所示，不同患者之間同一參數值差異較大。為了不出現由于數據差異較大而形成的統計誤差，本研究計算每一次發作中CDG征和ADIC-ADCC共激活的相對潛伏期（潛伏期/分析窗口時長），對二者進行線性相關和回歸分析，并制作散點圖（圖3）。在Person相關分析和線性回歸分析提示二者存在線性相關 （Pearson相關系數R = 0.749，P<0.001，Adjusted R2 = 0.555）。
圖3
Pearson相關分析
CDG征發作相對潛伏期（Latency of CDG %）與AIDCC“共激活”相對潛伏期（Lantency of Co-activity %）散點圖，證實二者存在線性關聯
Figure3. Pearson Correlation AnalysisThe schematic diagram demonstrates the linear relationship between the latencies of CDG onset and the latencies of coactivation of agranulo-dysgranular cingulate and insular cortices in gamma bands (
3 討論
本研究討論了ADICC γ 振蕩與CDG征發生之間的關系，結果如下：① 所有7例患者中，CDG 征出現之前均出現ADIC-ADCC “共激活”；② ADIC-ADCC “共激活”發生在γ 頻段；③ ADIC-ADCC γ 頻段“共激活”潛伏期與CDG潛伏期之間存在時間線性關系。
3.1 γ 振蕩相關生理-生物學機制
振蕩（Oscillation）被認為是神經網絡承擔功能的標志，在海馬、丘腦、嗅球和新皮質均獲得證實[19]。這些重要的振蕩涵蓋從低頻段［δ頻段（0.5～3 Hz），θ頻段（3～8 Hz）］到高頻段［γ頻段（30～90 Hz），以及更高頻段（>100 Hz）］的大范圍活動。多項證據表明，大范圍內神經元同步性振蕩是感覺信號整合、知覺形成的重要機制，也是認知活動的重要機制[20-23]。
由于與高級腦功能的密切聯系，γ振蕩已受到廣泛關注[24]。γ振蕩不僅見于皮質下結構（紋狀體、外側膝狀體、視網膜），還見于視覺皮質、軀體感覺皮質、聽覺皮質、眼球運動皮質、前額區以及海馬[25-30]，意味著其可被不同的刺激或任務誘發，可被認為是皮質信息處理的基本機制之一[31-32]。眾所周知，GABAA受體主要與γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）結合，在神經遞質的釋放過程中產生抑制性效應。由此可見，γ 活動與GABA能中間神經元有關（依賴于GABAA受體介導的抑制作用）[33]。
神經元同步化活動更大程度上依賴近胞體抑制（Perisomatic inhibition）導致的抑制性突觸后電位（Inhibitory postsynaptic potentials，IPSP），而非突觸機制產生的興奮性突觸后電位（Excitatory postsynaptic potentials，EPSP）[34]。γ振蕩的產生存在兩種假設模型：錐體神經元-中間神經元γ 模型（Pyramidal-interneuron gamma model，PING）和中間神經元 γ 模型（Interneuron gamma model，ING）。PING模型中，錐體神經元興奮在先，繼而觸發中間神經元興奮。ING模型中相互建立突觸聯系的快棘波型小清蛋白陽性中間神經元（Fast-spiking，parvabumin-expressing interneurons，FS PV-IN）產生IPSP，分別對靶神經元產生抑制效應[31]。大范圍神經網絡內的神經元γ 范疇同步化通過多種機制實現，且錐體神經元軸突側枝、長軸突中間神經元均可能參與[35]。
3.2 島葉和扣帶皮質與γ 振蕩
大量來自解剖學、生理學、影像學研究的證據表明，島葉參與感覺信息整合，以及情緒和行為控制。孤束核、脊髓板層I的神經元將軀體內感受信息傳入島葉后部；島葉中部對來自島葉后部的內感受信息、來自高級感覺皮質和杏仁核的外環境信息進行整合；島葉前部對上述信息進一步整合，形成“自我意識”（self-awareness）[16,36]。在靈長類電生理研究中，Caruana等人給予短尾猴無顆粒-乏顆粒島葉皮質50 Hz電刺激（γ 范疇）可誘發具有情緒和社交特征的行為[37]。
扣帶回由前至后分為無顆粒前扣帶皮質（agranular Anterior cingulate cortex，agranular ACC）、乏顆粒中扣帶皮質（dysgranular Midcingulate cortex，dysgranular MCC）、顆粒后扣帶皮質（granular Posterior cingulate cortex，granular PCC）[38]。ACC 與眶額回、杏仁核、島葉等邊緣皮質以及前額區、顳葉等新皮質聯系[39-40]，參與記憶、情緒、行為、認知等信息處理過程[41]。顱內腦電圖信號分析研究提示，ACC γ 振蕩參與沖突處理（conflict detection and control）和自覺意識（conscious awareness）形成[42-43]。 MCC分為前部（aMCC）和后部（pMCC）兩個結構和功能區域，aMCC接受杏仁核傳入，pMCC接受頂葉傳入，各包含一個扣帶運動區（cingulate motor area）：rCMA 和 cCMA[44]，參與構成皮質脊髓束、皮質核束支配骨骼肌運動[45]。非人靈長類電生理研究證實CMA γ 振蕩參與手部運動[46]；額區外側面與ACC在θ和γ頻段的協調活動參與注意控制[47]。
通常分化程度相近、構筑特征類似的皮質之間纖維聯系最為密集。研究發現，島葉前-中部皮質與同屬無顆粒-乏顆粒結構的前-中扣帶皮質（antero-mid cingulate cortex）緊密相連[48]。多項研究結果證實島前小葉與前-中扣帶皮質“共激活”參與注意和認知控制，以及決策過程[48-50]。
3.3 無顆粒-乏顆粒島葉—扣帶皮質γ振蕩與憲兵帽征
在癲癇中，γ振蕩被認為是癲癇發作起始區/ 致癇區的生物標志[9, 51-52]，同時也被認為參與癲癇發作癥狀學的發生[7]。特定頻率相關的γ振蕩在腦電圖時頻分析中通常表現為窄帶的振蕩波，這些振蕩活動促使皮質網絡之間相互作用，構成了認知過程產生的基礎[22]。與此同時，Grinenko等[51]強調了在癲癇發作起始，致癇區的電活動特征為多條窄帶的高頻快活動（Multiple narrow-band fast activity）以及低頻活動的抑制（Low-frequency suppression），并強調了高頻活動與抑制性中間神經元的快速放電有關，而低頻抑制的產生為中間神經元對錐體細胞的抑制作用，上述過程在癲癇觸發機制中尤為重要。
島葉前-中部皮質與前-中扣帶皮質并非相鄰皮質，但同屬于無顆粒-乏顆粒結構[14]，根據分化程度相近、細胞構筑特征類似的皮質之間纖維緊密聯系的原則，邊緣感覺皮質與邊緣運動皮質之間必然有密切聯系[15]；并且經靈長類扣帶皮質神經示蹤劑研究也已證實在前扣帶回皮質，尤其是p24、p32區與島前小葉之間存在大量的纖維聯系[53]。AIC作為邊緣系統感覺皮質（Limbic sensory cortex），通過處理自身“感覺”（“feeling of the body”）信息，形成“意識”；ACC作為邊緣系統運動皮質（Limbic motor cortex），主要控制情緒和社交行為[16]。研究發現在AIC及ACC皮質的第Ⅴ層（內椎體層），存在一種特殊的梭狀投射型雙極神經元，即von Economo神經元（Von economon neurons，VENs），其作為二者之間快速聯系的細胞基礎，參與了二者的“共激活”[16]。研究表明，VENs在自我意識和社會認知方面具有潛在作用[54-55]。
綜上，ADIC-ADCC“共激活”是參與包括社交表情（social expression）在內的社交行為控制的重要皮質機制，因此 CDG 征應被視為一種社交表情。無論致癇區/發作起始區位于額葉、顳葉或島葉，只要當異常放電進入ADICC參與的社交情緒網絡，就有可能誘發 CDG 征出現。本研究中，7例CDG征發作患者的SEEG結果證實癲癇放電導致ADICC在γ頻段“共激活”介導了CDG征的發生，即兩者之間存在因果關系。因此，CDG征應被視為局灶性癲癇發作中ADICC皮質網絡激活的癥狀學標志。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
2014年， Chauvel等[1]在關于額葉癲癇癥狀學的研究中描述了一種特殊的面部征象，表現為雙側口角對稱性下撇姿勢，同時伴有下頜收縮。因其形狀類似法國拿破侖時期憲兵的帽子，所以命名為“憲兵帽”征（“Chapeau de Gendarme” sign，CDG sign）。同期 Chassoux等[2]報道 11 例額葉癲癇，慣常發作中出現 CDG 征，并認為 CDG 征是與微笑表情相反的一類面部表情，常伴隨恐懼、厭惡等負性情緒體驗；提出 CDG 征的出現可能與島葉、扣帶回受累相關。在新近發表的個案報道中，CDG 征還見于額葉外癲癇病例，如顳葉癲癇、島葉癲癇[3-4]，提示了其產生存在復雜的皮質網絡機制。近期，本團隊發現 CDG征的形成與無顆粒-乏顆粒島葉-扣帶皮質（Agranulo-dysgranular insulo-cingulate cortices，ADICC）受累相關，并由此推測 CDG 征應被視為一類具有社交表情性質的面部征象[5]。
與頭皮腦電圖及硬膜下電極腦電圖技術相比，立體定向腦電圖（Stereoencephalography，SEEG）在記錄大范圍皮質網絡信號中具有優勢[6]。在使用SEEG研究局灶性癲癇發作時發現，發作期起始電位（electrical onset）與首發臨床癥狀之間存在一定程度的時間間隔（time lag），跨度從數十毫秒至十余秒，乃至數十秒不等[7]。起始于原始感覺/運動皮質或者單一模態聯合皮質的癲癇發作多數表現為單純感覺幻覺或運動癥狀，且發作期放電與臨床癥狀之間的時間間隔較短，即二者存在一定程度的線性關聯（linear relation）；累及多模態聯合皮質（如前額區皮質）的癲癇發作中，首發癥狀可表現為復雜運動/行為，且發作期放電和首發癥狀之間的時間間隔變異度較大，即二者存在非線性關聯 （non-linear relation）[7-8]。換言之，考慮發作起始電位與初始癥狀（initial sign）之間的時間間隔對定位致癇區/發作起始區有一定價值。
臨床研究證實，低波幅快節律（Low voltage fast activities，LVFA），即β-γ 振蕩，在癲癇發作的發生（ictogenesis）和癥狀學演變中均起到重要作用[9]。顳葉癲癇研究中發現， “似曾相識感”（déjà vu）與杏仁核-海馬、海馬-內嗅皮質在低頻率“共激活”（co-activation）相關[10-11]。額顳葉癲癇中，帶有情緒色彩的過度運動的發生于前額區底面-內側面和杏仁核高頻放電去同步化有關[12]。Aupy 等[13]報道島葉-島蓋θ活動與口-消化道自動運動發生之間存在時間線性關聯。
在大腦邊緣皮質中，島葉前-中部與前-中扣帶回雖為非相鄰皮質區，但二者皮質屬性相似（均屬于顆粒-乏顆粒結構），且存在大量纖維聯系[14-15]；從高級皮質功能來，島前小葉（邊緣感覺皮質）與前扣帶回（邊緣運動皮質）常協同參與社交表情/行為的表達與控制[16]。
綜上，本研究假設ADICC在發作期受累與CDG征發生之間存在電信號相關的因果關系。
1 資料與方法
1.1 病例資料
回顧性分析2017年3月—2019年12月在上海德濟醫院癲癇中心完成術前評估及外科治療的所有局灶性癲癇病例（n=148）。該研究獲得上海德濟醫院醫學倫理委員會審核批準及所有患者或監護人知情同意。
1.1.1 納入標準
① 慣常發作中出現“憲兵帽”征；② 在島葉前-中部和前-中扣帶回至少各有2個顱內電極觸點；③ 外科手術后隨訪超過6個月，Engel分級Ⅰ級；④ 患者或監護人知曉并簽署知情同意書。
1.1.2 排除標準
① 視頻中面部出現遮擋，影響CDG 征視覺分析；② SEEG確定2個或2個以上致癇區。
1.2 SEEG數據采集
使用Nihon Kohden 256通道腦電圖監測系統（上海Kohden醫療器械有限公司）獲取SEEG信號，采樣率為2 000 Hz，低頻濾波設置為0.53 Hz，高頻濾波設置為600 Hz。由3名癲癇專科醫師對視頻監測所記錄的自發性癲癇發作進行獨立分析。根據高分辨率視頻資料，僅納入可清晰觀察到完整CDG的慣常發作。
1.3 ADICC皮質區SEEG特征分析
根據大腦皮質細胞構筑特征[17-18]，將島葉前-中部及前-中扣帶皮質分為2個亞類：
（1）無顆粒-乏顆粒島葉皮質（Agranulo-dysgranular insular cortex，ADIC），包括：① 無顆粒島葉皮質（Agranular insular cortex，InSa），位于島閾，圍繞梨狀皮質；② 乏顆粒島葉皮質前部（Anterior part of dysgranular insula，InSda），位于島前小葉（Anterior insular lobule，AIC），包繞InSa。
（2）無顆粒-乏顆粒扣帶皮質（Agranulo-dysgranular cingulate cortex，ADCC），包括大部分前-中扣帶回皮質（p24、p32、a24’、p24’、32’區）。
SEEG分析窗口定義為發作起始電位至CDG結束，分為早期擴散期（從發作起始到 CDG 征出現）和CDG期（從 CDG 征出現至 CDG 征結束）兩個時段。本研究假設：① ADIC-ADCC“共激活”出現在 CDG 征發生之前；② ADIC-ADCC“共激活”出現在γ 頻段；③ ADIC-ADCC γ 頻段“共激活”潛伏期（SEEG發作起始電位與“共激活”起始點之間的時間間隔）與 CDG 征潛伏期（SEEG發作起始電位與 CDG 征起始點之間的時間間隔）之間存在線性關聯。
SEEG通過顱內電極對不同腦區的電活動進行采樣。為了方便統計分析，本研究規定：① 解剖樣本量（Number of cortical samples，NCS）指植入到指定皮質區的電極植入數量；② 電生理樣本量（Number of neurophysiological samples，NNS），即從指定皮質收集到的全部發作期SEEG的數量。對于每一病例的指定腦區，NNS等于NCS 乘以發作次數（NNS = NCS × Nseizure）。例：在病例5中，扣帶皮質 a24’ 區植入了3根電極，共記錄到21次發作，則 a24’ 區的NCS為3，NNS為63（21 × 3）。
研究表明，在SEEG發作期的時頻分析中，LVFA表現為多條（多見于致癇區）或單條（多見于非致癇區）窄頻帶β-γ 振蕩，并被認為對癲癇發作癥狀的發生和演變起關鍵作用[7]。本研究假設，特定腦區的LVFA可能導致 CDG 征的形成。對發作期SEEG進行視覺分析，重點確定在分析窗口內出現起始型電位和/或LVFA的皮質區域，統計每個皮質區LVFA 陽性的電生理樣本量（Number of “LVFA +” NS，N“LVFA+” NS），并計算其占總電生理樣本量百分比（Rate，R），R“LVFA+” NS = N“LVFA+” NS / NNS。
本研究電生理資料分析步驟如下：
第一步：對403個ADICC電生理樣本進行視覺分析、時頻分析，確定“LVFA +”NSs 數量，各個皮質區LVFA起始點，計算LVFA潛伏期。
第二步：確定ADIC-ADCC “共激活”潛伏期。① 分別確定各皮質亞類（ADIC 和ADCC）LVFA 潛伏期，在這一過程中，以各自最早出現LVFA 的皮質潛伏期作為該亞類的LVFA潛伏期。例如在一次癲癇發作中，InSa的LVFA 潛伏期為2.0 s，InSda的LFVA 潛伏期為3.0 s，則ADIC 的LVFA 潛伏期應取二者間最小值，即2.0 s。；② 基于上述基礎，取二者間潛伏期較大者，即為ADIC-ADCC“共激活”潛伏期。
第三步：利用時頻分析確定LVFA 頻段范圍是否為 γ 頻段。
第四步：CDG 征潛伏期的測量（從SEEG電發作起始到CDG征出現的時間段）。
第五步：確認ADIC-ADCC “共激活”與 CDG 征之間存在時間線性關系。首先建立 CDG 征潛伏期、ADIC-ADCC“共激活”潛伏期的散點圖，然后進行Pearson相關分析、線性回歸分析（SPSS 20.0）。
綜上所述，本研究共納入7例患者，69次癲癇發作。致癇區同側皮質觸點678個，總共獲得皮質區樣本196個，電生理樣本1694個；其中ADICC皮質觸點121個（圖1），皮質區樣本量43個，電生理樣本量403個（表1）。
圖1
ADICC顱內電極觸點位置示意圖
致癇區同側ADICC皮質觸點解剖位置，A示前-中扣帶皮質區（p32、p24、a24’、p24’、32’）觸點；B示島前小葉皮質區（InSa、InSa）觸點。不同病例由不同顏色代表
Figure1. Schematic diagram of the intracerebral contacts located in agranulo-dysgranular insulo-cingulate corticesSchematic diagram of intracerebral contacts located in ADICC in the hemispheres ipsilateral to epileptogenic zone in the 7 patients. Dots labeled by different colors represent the corresponding patients. A. the anterior-middle cingulate cortical area (p32, p24, a24', p24', 32'); B. the anterior insula cortical area (InSa, InSa)
表1
ADICC樣本量統計
Table1.
Sample size of agranulo-dysgranular insulo-cingulate cortices
2 結果
在全部69次發作，403個ADICC電生理樣本中，“LVFA +” NS為374個；ADICC各皮質區 “LVFA +” NS占比（R “LVFA +” NS），見表2，其中pACC（p24、p32）較低，MCC（a24’、p24’、32’）和ADIC（InSa、InSda）較高。
表2
表-2 ADICC各腦區樣本量
Table2.
Sample size of each ADICC cortical areas
2.1 ADICC中LVFA與CDG征的時間關系
對374個“LVFA +”NSs進行統計，結果顯示CDG征的潛伏期較LVFA潛伏期長；未發現ADIC和ADCC皮質區在CDG征之后出現LVFA的情況。每例SEEG分析窗口時長、CDG征潛伏期、各腦區LVFA潛伏期、ADIC-ADCC“共激活”潛伏期見表2，可見不同患者之間各參數值差異較大，原因為起始于不同皮質的癲癇發作累及不同類型的皮質網絡。對全部64次發作進行分析發現，在CDG征出現之前，ADIC和ADCC均有皮質區出現LVFA，即在早期擴散期出現ADIC-ADCC“共激活”，并在CDG維持期間持續存在（圖2、表3）。
圖2
TFA示例圖
示發作期SEEG時頻分析（4例），每例癲癇發作均以γ振蕩為起始電位，并于CDG出現之前快速累及島前小葉及前-中扣帶皮質，即在γ范疇內“共激活”（箭頭所示），且伴有低頻段的抑制現象，持續至CDG結束
Figure2. Examples for time-frequency analysisThe schematic diagram shows the time-frequency analysis of ictal phase in four of the 7 patients. All the seizures congruously start with gamma oscillations in the epileptogenic zone and rapidly involves the anterior insula and anterior-middle cingulate cortical areas before the CDG sign develops and presents a "co-activation" in gamma band (indicated by arrows), accompanied by suppression of low frequency activity and persisting until the end of the CDG sign
表3
表-3 電-臨床征象潛伏期統計
Table3.
Latency of electro-clinical sign
2.2 ADIC-ADCC γ頻段“共激活”
對所有69次發作期SEEG進行視覺（波形）分析、時頻分析顯示，ADIC-ADCC共激活頻率范圍均為γ頻段（圖2）。
2.3 ADIC-ADCC“共激活”與CDG征的線性關系
如表3所示，不同患者之間同一參數值差異較大。為了不出現由于數據差異較大而形成的統計誤差，本研究計算每一次發作中CDG征和ADIC-ADCC共激活的相對潛伏期（潛伏期/分析窗口時長），對二者進行線性相關和回歸分析，并制作散點圖（圖3）。在Person相關分析和線性回歸分析提示二者存在線性相關 （Pearson相關系數R = 0.749，P<0.001，Adjusted R2 = 0.555）。
圖3
Pearson相關分析
CDG征發作相對潛伏期（Latency of CDG %）與AIDCC“共激活”相對潛伏期（Lantency of Co-activity %）散點圖，證實二者存在線性關聯
Figure3. Pearson Correlation AnalysisThe schematic diagram demonstrates the linear relationship between the latencies of CDG onset and the latencies of coactivation of agranulo-dysgranular cingulate and insular cortices in gamma bands (
3 討論
本研究討論了ADICC γ 振蕩與CDG征發生之間的關系，結果如下：① 所有7例患者中，CDG 征出現之前均出現ADIC-ADCC “共激活”；② ADIC-ADCC “共激活”發生在γ 頻段；③ ADIC-ADCC γ 頻段“共激活”潛伏期與CDG潛伏期之間存在時間線性關系。
3.1 γ 振蕩相關生理-生物學機制
振蕩（Oscillation）被認為是神經網絡承擔功能的標志，在海馬、丘腦、嗅球和新皮質均獲得證實[19]。這些重要的振蕩涵蓋從低頻段［δ頻段（0.5～3 Hz），θ頻段（3～8 Hz）］到高頻段［γ頻段（30～90 Hz），以及更高頻段（>100 Hz）］的大范圍活動。多項證據表明，大范圍內神經元同步性振蕩是感覺信號整合、知覺形成的重要機制，也是認知活動的重要機制[20-23]。
由于與高級腦功能的密切聯系，γ振蕩已受到廣泛關注[24]。γ振蕩不僅見于皮質下結構（紋狀體、外側膝狀體、視網膜），還見于視覺皮質、軀體感覺皮質、聽覺皮質、眼球運動皮質、前額區以及海馬[25-30]，意味著其可被不同的刺激或任務誘發，可被認為是皮質信息處理的基本機制之一[31-32]。眾所周知，GABAA受體主要與γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）結合，在神經遞質的釋放過程中產生抑制性效應。由此可見，γ 活動與GABA能中間神經元有關（依賴于GABAA受體介導的抑制作用）[33]。
神經元同步化活動更大程度上依賴近胞體抑制（Perisomatic inhibition）導致的抑制性突觸后電位（Inhibitory postsynaptic potentials，IPSP），而非突觸機制產生的興奮性突觸后電位（Excitatory postsynaptic potentials，EPSP）[34]。γ振蕩的產生存在兩種假設模型：錐體神經元-中間神經元γ 模型（Pyramidal-interneuron gamma model，PING）和中間神經元 γ 模型（Interneuron gamma model，ING）。PING模型中，錐體神經元興奮在先，繼而觸發中間神經元興奮。ING模型中相互建立突觸聯系的快棘波型小清蛋白陽性中間神經元（Fast-spiking，parvabumin-expressing interneurons，FS PV-IN）產生IPSP，分別對靶神經元產生抑制效應[31]。大范圍神經網絡內的神經元γ 范疇同步化通過多種機制實現，且錐體神經元軸突側枝、長軸突中間神經元均可能參與[35]。
3.2 島葉和扣帶皮質與γ 振蕩
大量來自解剖學、生理學、影像學研究的證據表明，島葉參與感覺信息整合，以及情緒和行為控制。孤束核、脊髓板層I的神經元將軀體內感受信息傳入島葉后部；島葉中部對來自島葉后部的內感受信息、來自高級感覺皮質和杏仁核的外環境信息進行整合；島葉前部對上述信息進一步整合，形成“自我意識”（self-awareness）[16,36]。在靈長類電生理研究中，Caruana等人給予短尾猴無顆粒-乏顆粒島葉皮質50 Hz電刺激（γ 范疇）可誘發具有情緒和社交特征的行為[37]。
扣帶回由前至后分為無顆粒前扣帶皮質（agranular Anterior cingulate cortex，agranular ACC）、乏顆粒中扣帶皮質（dysgranular Midcingulate cortex，dysgranular MCC）、顆粒后扣帶皮質（granular Posterior cingulate cortex，granular PCC）[38]。ACC 與眶額回、杏仁核、島葉等邊緣皮質以及前額區、顳葉等新皮質聯系[39-40]，參與記憶、情緒、行為、認知等信息處理過程[41]。顱內腦電圖信號分析研究提示，ACC γ 振蕩參與沖突處理（conflict detection and control）和自覺意識（conscious awareness）形成[42-43]。 MCC分為前部（aMCC）和后部（pMCC）兩個結構和功能區域，aMCC接受杏仁核傳入，pMCC接受頂葉傳入，各包含一個扣帶運動區（cingulate motor area）：rCMA 和 cCMA[44]，參與構成皮質脊髓束、皮質核束支配骨骼肌運動[45]。非人靈長類電生理研究證實CMA γ 振蕩參與手部運動[46]；額區外側面與ACC在θ和γ頻段的協調活動參與注意控制[47]。
通常分化程度相近、構筑特征類似的皮質之間纖維聯系最為密集。研究發現，島葉前-中部皮質與同屬無顆粒-乏顆粒結構的前-中扣帶皮質（antero-mid cingulate cortex）緊密相連[48]。多項研究結果證實島前小葉與前-中扣帶皮質“共激活”參與注意和認知控制，以及決策過程[48-50]。
3.3 無顆粒-乏顆粒島葉—扣帶皮質γ振蕩與憲兵帽征
在癲癇中，γ振蕩被認為是癲癇發作起始區/ 致癇區的生物標志[9, 51-52]，同時也被認為參與癲癇發作癥狀學的發生[7]。特定頻率相關的γ振蕩在腦電圖時頻分析中通常表現為窄帶的振蕩波，這些振蕩活動促使皮質網絡之間相互作用，構成了認知過程產生的基礎[22]。與此同時，Grinenko等[51]強調了在癲癇發作起始，致癇區的電活動特征為多條窄帶的高頻快活動（Multiple narrow-band fast activity）以及低頻活動的抑制（Low-frequency suppression），并強調了高頻活動與抑制性中間神經元的快速放電有關，而低頻抑制的產生為中間神經元對錐體細胞的抑制作用，上述過程在癲癇觸發機制中尤為重要。
島葉前-中部皮質與前-中扣帶皮質并非相鄰皮質，但同屬于無顆粒-乏顆粒結構[14]，根據分化程度相近、細胞構筑特征類似的皮質之間纖維緊密聯系的原則，邊緣感覺皮質與邊緣運動皮質之間必然有密切聯系[15]；并且經靈長類扣帶皮質神經示蹤劑研究也已證實在前扣帶回皮質，尤其是p24、p32區與島前小葉之間存在大量的纖維聯系[53]。AIC作為邊緣系統感覺皮質（Limbic sensory cortex），通過處理自身“感覺”（“feeling of the body”）信息，形成“意識”；ACC作為邊緣系統運動皮質（Limbic motor cortex），主要控制情緒和社交行為[16]。研究發現在AIC及ACC皮質的第Ⅴ層（內椎體層），存在一種特殊的梭狀投射型雙極神經元，即von Economo神經元（Von economon neurons，VENs），其作為二者之間快速聯系的細胞基礎，參與了二者的“共激活”[16]。研究表明，VENs在自我意識和社會認知方面具有潛在作用[54-55]。
綜上，ADIC-ADCC“共激活”是參與包括社交表情（social expression）在內的社交行為控制的重要皮質機制，因此 CDG 征應被視為一種社交表情。無論致癇區/發作起始區位于額葉、顳葉或島葉，只要當異常放電進入ADICC參與的社交情緒網絡，就有可能誘發 CDG 征出現。本研究中，7例CDG征發作患者的SEEG結果證實癲癇放電導致ADICC在γ頻段“共激活”介導了CDG征的發生，即兩者之間存在因果關系。因此，CDG征應被視為局灶性癲癇發作中ADICC皮質網絡激活的癥狀學標志。
利益沖突聲明 所有作者無利益沖突。
