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Enregistrement W2775179505 · doi:10.1101/221036

Multi-scale periodicities in the functional brain networks of patients with epilepsy and their effect on seizure detection

2017· preprint· en· W2775179505 sur OpenAlexaff
Georgios D. Mitsis, Maria Anastasiadou, Manolis Christodoulakis, Eleftherios S. Papathanasiou, Savvas Papacostas, Avgis Hadjipapas

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2017
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueFunctional Brain Connectivity Studies
Établissements canadiensMcGill University
Organismes subventionnairesEuropean Regional Development FundResearch Promotion Foundation
Mots-clésIctalEpilepsyElectroencephalographyEpileptic seizureScalpNeurosciencePsychologyMedicine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The task of automated epileptic seizure detection and prediction by using non-invasive measurements such as scalp EEG signals or invasive, intracranial recordings, has been at the heart of epilepsy studies for at least three decades. By far, the most common approach for tackling this problem is to examine short-length recordings around the occurrence of a seizure - normally ranging between several seconds and up to a few minutes before and after the epileptic event - and identify any significant changes that occur before or during the event. An inherent assumption in these studies is the presence of a relatively constant EEG activity in the interictal period, which is presumably interrupted by the occurrence of a seizure. Here, we examine this assumption by using long-duration scalp EEG data (ranging between 21 and 94 hours) in patients with epilepsy, based on which we construct functional brain networks. Our results suggest that not only these networks vary over time, but they do so in a periodic fashion, exhibiting multiple peaks at periods ranging between around one and 24 hours. The effects of seizure onset on the functional brain network properties were found to be considerably smaller in magnitude compared to the changes due to the inherent periodic cycles of these networks. Importantly, the properties of the identified network periodic components (instantaneous phase, particularly that of short-term periodicities around 3 and 5 h) were found to be strongly correlated to seizure onset. These correlations were found to be largely absent between EEG signal periodicities and seizure onset, suggesting that higher specificity may be achieved by using network-based metrics. In turn, this suggests that to achieve more robust seizure detection and/or prediction, the evolution of the underlying longer term functional brain network periodic variations should be taken into account. Highlights - We have examined the long-term characteristics of EEG functional brain networks and their correlations to seizure onset - We show periodicities over multiple time scales in network summative properties (degree, efficiency, clustering coefficient) - We also show that, in addition to average network properties, similar periodicities exist in network topology using a novel measure based on the graph edit distance, suggesting that specific connectivity patterns recur over time - These periodic patterns were preserved when we corrected for the effects of volume conduction and were found to be of much larger magnitude compared to seizure-induced modulations - For the first time to our knowledge, we demonstrate that seizure onset occurs preferentially at specific phases of network periodic components that were consistently observed across subjects, particularly for shorter periodicities (around 3 and 5 hours) - These correlations between the phase of network periodic components and seizure onset were nearly absent when examining univariate properties (EEG signal power), suggesting that network-based measures are more tightly coupled with seizure onset compared to EEG signal-based measures - Our findings suggest that seizure detection and prediction algorithms may benefit significantly by taking into account longer-term variations in brain network properties - As we show strong evidence that shorter network-based periodicities (3-5 hours) are tightly coupled with seizure onset, our results pave the way for further investigation into the pathophysiology of seizure generation mechanisms beyond the well-known effects of circadian rhythms

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,005

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,017
Tête enseignante GPT0,210
Écart entre enseignants0,193 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2017
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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