癫痫发作就像大脑中的风暴——异常放电活动的突然爆发，可能导致运动、行为、感觉和意识障碍。对于癫痫患者来说，不知道下一次发作何时到来会在心理上造成极大的打击。加州大学旧金山分校的神经科医生维克拉姆·拉奥说，临床医生无法告知癫痫患者，癫痫发作是否可能在五分钟后、五周后或五个月后发生。“这让人们处于一种挥之不去的不确定状态。”
尽管癫痫发作看起来不可预测，但它们实际上可能并非随机事件。与癫痫相关的周期性模式的暗示可以追溯到古代，当时人们认为癫痫发作与月亮的盈亏有关。虽然这种特殊的联系尚未得到明确证实，但科学家们已经确定了与癫痫发作相关的大脑活动模式。研究表明，癫痫发作更可能发生在一天中的特定时段，表明与睡眠-觉醒周期或昼夜节律有关。
2018年，拉奥和他的同事报告了长期癫痫相关脑节律的发现——最常见于 20 至 30 天的范围内——他们称之为“多日”（multiday）节律。通过检查大脑活动中的这些节律，该小组现在已经证明，癫痫发作可以提前 24 小时预测——在某些患者中，甚至可以提前三天预测。他们的研究结果于 12 月 17 日发表在《柳叶刀神经病学》杂志上，提出了最终为癫痫患者提供癫痫预测的可能性，该预测可以预测几天后发生癫痫的可能性。
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在他们最新的研究中，拉奥小组对一项为期九年的临床试验期间收集的数据进行了回顾性分析，该试验的参与者植入了一种食品和药物管理局 (Food and Drug Administration) 批准的神经刺激装置 NeuroPace，该装置使用一种脑电图 (EEG) 来监测癫痫发作和发作间期痫样放电——癫痫发作之间发生的病理性脑活动尖峰。（该研究的作者之一托马斯·滕 (Thomas Tcheng) 是 NeuroPace 临床前研究高级主管。）
该团队使用有关发作间期痫样放电和过去癫痫发作的时间数据，开发了一种计算模型，该模型估计患者在随后的几小时或几天内是否面临癫痫发作的风险。瑞士伯尔尼大学的癫痫病学家和该研究的共同作者马克西姆·博 (Maxime Baud) 解释说，研究人员并非试图准确预测下一次癫痫发作何时发生，而是要确定在给定时间段内发生癫痫发作的概率——类似于天气预报如何提供给定日期下雨或晴朗的概率百分比。
当研究人员将他们的预测与 18 名参与者的实际癫痫发作情况进行比较时，他们发现其中 15 名参与者（83%）的算法在提前 24 小时预测癫痫发作方面优于偶然。在其中两名患者（11%）中，该算法能够提前三天预测癫痫发作。为了进一步验证该模型，该团队将其应用于另一个更大的数据集，其中包含 157 名参与者——这次，评估该算法是否可以预测自我报告的癫痫发作，这是临床评估中使用的主要工具。研究人员发现，该算法可以在 103 名参与者（66%）中预测 24 小时后的癫痫发作，在 61 名参与者（39%）中预测三天后的癫痫发作。总的来说，当大脑活动的昼夜节律和多日节律都接近峰值时，癫痫发作的几率最高。
“先前的工作主要集中在预测癫痫发作前几秒到几分钟到几小时的时间。这个小组在多日周期的基础上进行了研究，[引入了]一个多日预测器，”耶鲁大学计算神经生理学教授希滕·扎韦里说，他没有参与这项研究。“[这项研究]显然做得非常好，数据和观察结果都很好。”
在更长的时间范围内进行预测可以为癫痫患者带来显着的好处。癫痫基金会首席医疗和创新官、纽约大学神经学教授杰奎琳·弗伦奇说，最大的优势之一是它可以帮助纠正现有疗法的不足之处，她没有参与这项研究。用于预防癫痫发作的主要疗法之一，即一类称为苯二氮卓类药物的药物，主要问题是如果连续服用，它们会失去疗效。（长期使用也可能导致成瘾。）弗伦奇说，将摄入量限制在人们癫痫发作高风险的日子里可以使它们更有效。拉奥指出，癫痫发作预测也可能提高 NeuroPace 等设备的功效，NeuroPace 可以监测大脑活动并在癫痫发作即将来临时传递电脉冲，以试图阻止事件发生。
然而，对于某些人来说，癫痫发作预测可能会比有帮助更令人沮丧。“如果我告诉你明天有 90% 的降雨概率，你带了雨伞，但没有下雨，你可能会因为不得不带雨伞而感到沮丧。或者相反，如果我说明天有 5% 的降雨概率，你穿着短裤出门，结果下雨了，你可能会对我感到不满，”拉奥说。拉奥补充说，这种困境是进行前瞻性试验（即对参与者进行前瞻性随访，而不是对先前收集的数据进行分析）的原因之一。这样的研究不仅可以提供更可靠的证据，证明癫痫发作预测确实可行，研究人员还可以评估参与者实际上如何使用这些信息。迄今为止，只进行了一项关于癫痫咨询系统的前瞻性研究：NeuroVista 试验，该试验表明可以提前几分钟预测癫痫发作的可能性。
拉奥和博的预测技术的一个关键限制是，它需要植入大脑才能记录神经活动。但博认为，用于生成这些预测的发作间期痫样放电可以通过将脑电图电极放置在头皮下（皮下脑电图）这种侵入性较小的措施来拾取。下一步是尝试使用这种方法来生成癫痫发作预测。
其他小组正在研究完全不同的措施来生成此类癫痫发作预测。澳大利亚墨尔本大学的研究员菲利帕·卡罗利和她的同事发现，心脏速率的多日周期也与患者的癫痫发作有关。（这些结果已发布到 medRxiv 上，medRxiv 是一个托管尚未经过同行评审的论文的平台。）“我们相信，我们可以不仅从大脑，而且还可以从心脏和生理学的其他方面测量这些潜在的生物周期，这些方面也受到驱动大脑周期相同触发因素的影响，”卡罗利说。
癫痫发作预测的前景可能会改变临床实践。然而，诸如为什么癫痫患者会存在大脑活动的多日周期等关键问题仍未解决。科学家推测，波动的激素可能起作用——或者它们可能与与癫痫相关的大脑潜在紊乱有关。多日节律也可能像昼夜节律一样，是每个大脑功能的一个方面。“这是一个非常重要的问题，尚未得到解答，”博说。