Task specific inter-hemispheric coupling in human subthalamic nuclei.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Kortikal ağlar ve kantitatif bağlanma ölçüleri beyin fonksiyonlarının incelenmesinde ayrılmaz bir rol oynar. Sol ve sağ subtalamik çekirdekler (STN) arasında doğrudan bağlantı olmamasına rağmen, belirgin fizyolojik bağlantılar vardır. Parkinson hastalığı (PD) olan hastaların klinik muayenesi sırasında, bu bağlantı PD belirtilerini arttırmak için kullanılır, ancak bu bağlantı hakkındaki anlayışımız sınırlıdır. Hareketin, bilateral STN'deki nöral salınımların senkronizasyonuna yol açtığını varsaydık ve bu senkronizasyonu göstermek için dar bir frekans bandındaki kortikal bölgeler arasında faz kilitlemenin bir ölçüsü olan faz tutarlılığını uyguladık. Derin Beyin Stimülasyonu (DBS) ameliyatı geçiren PD'li dört denekte, her iki yarıküreden eşzamanlı olarak kaydedilen görev spesifik faz senkronizasyonu ve sağ STN yerel alan potansiyelleri (LFP'ler) arasındaki nedenselliği analiz ettik. Faz kilitlemede görev özel artışı ile hemisferlerarası kanal çiftleri ve frekanslarını belirlemek için veri odaklı bir yaklaşım kullandık.Alfa frekansında (8-12 Hz) yarım küreler arasında her iki elin hareketi ile eş zamanlı olarak önemli faz kilitleme bulduk. Tüm deneklerde, faz senkronizasyonu, el hareketi başlangıcından önce veya önce temel üzerinde arttı ve hareket durana kadar sürdü. Sol ve sağ el hareketleri de benzer desenler gösterdi. Senkronize elektrotlar arasındaki faz kilitleme frekanslarındaki Granger nedenselliği (GC), hangi tarafın hareket ettirildiğine bakılmaksızın sağdan sola STN'ye tek yönlü bir nedensellik ortaya çıkardı. Bazal gangliyalar arasındaki yarım küreler arasındaki faz senkronizasyonu, motor işleme için yanallaşmış uzmanlık bölgelerine sahip bir ikili ağın varlığını desteklemektedir. Sonuçlarımız, bu ikili ağın tek taraflı bir motor programı tarafından aktive edildiğini gösteriyor. Doğal beyin fonksiyonlarında faz senkronizasyonunu anlamak, hedef odaklı davranışsal işlevi artıran gelecekteki DBS sistemlerinin geliştirilmesi için kritik öneme sahiptir.

Özgün kaynak özetini okuyun

Cortical networks and quantitative measures of connectivity are integral to the study of brain function. Despite lack of direct connections between left and right subthalamic nuclei (STN), there are apparent physiological connections. During clinical examination of patients with Parkinson's disease (PD), this connectivity is exploited to enhance signs of PD, yet our understanding of this connectivity is limited. We hypothesized that movement leads to synchronization of neural oscillations in bilateral STN, and we implemented phase coherence, a measure of phase-locking between cortical sites in a narrow frequency band, to demonstrate this synchronization. We analyzed task specific phase synchronization and causality between left and right STN local field potentials (LFPs) recorded from both hemispheres simultaneously during a cued movement task in four subjects with PD who underwent Deep Brain Stimulation (DBS) surgery. We used a data driven approach to determine inter-hemispheric channel pairs and frequencies with a task specific increase in phase locking.We found significant phase locking between hemispheres in alpha frequency (8-12 Hz) in all subjects concurrent with movement of either hand. In all subjects, phase synchronization increased over baseline upon or prior to hand movement onset and lasted until the motion ceased. Left and right hand movement showed similar patterns. Granger causality (GC) at the phase-locking frequencies between synchronized electrodes revealed a unidirectional causality from right to left STN regardless of which side was moved.Phase synchronization across hemispheres between basal ganglia supports existence of a bilateral network having lateralized regions of specialization for motor processing. Our results suggest this bilateral network is activated by a unilateral motor program. Understanding phase synchronization in natural brain functions is critical to development of future DBS systems that augment goal directed behavioral function.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.