Non-equilibrium dynamics of the neocortex in Parkinson’s disease

Araştırma özeti

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

Parkinson hastalığı (PD) ve sonraki dopamin replasman terapisinde (DRT) dopamin tükenmesinin beyin aktivitesini nasıl etkilediği çok iyi anlaşılamamıştır. Tipik olarak, beyin aktivitesi spektral özellikleri için analiz edilir ve aktivitenin zamansal yapısı genellikle göz ardı edilir. Yöntemler Kortikal aktivitenin entropi üretim oranı (EPR) açısından geri dönülmezliğini ölçtük. Kaynak rekonstrüktif dinlenme durumu manyetoen-sefalogramı (MEG) verilerinde Entropi Üretim için Sinirsel Tahminci (NEEP) algoritmasını kullanarak, PD (PwPD) (n = 17) olan kişilerin çeşitli beyin bölgelerinde EPR'yi tahmin ettik ve sağlıklı kontrollerle eşleşti (HC, n = 20). PwPD iki koşulda kaydedildi: OFF ve ON DRT (levodopa alımından bir saat sonra). HC ayrıca bir saatle ayrılmış iki seansta kaydedildi. Motor semptomları, Hareket Bozuklukları Toplum tarafından gözden geçirilmiş Birleşik Parkinson Hastalığı Değerlendirme Ölçeği (MDS-UPDRS-III) ile değerlendirildi. Bulgular HC ve PD grupları arasında EPR'de önemli grup farklılıkları olmamasına rağmen, motor semptomlarda DRT indüklenmiş iyileşme (MDS-UPDRS-III puanlarında göreceli değişiklikle ölçüldüğü gibi) ve EPR'de değişiklik arasında pozitif bir korelasyon bulduk. Özellikle duyusal (görsel ve işitsel) bölgelerdeki EPR değişiklikleri ve temporo-parieto-oksipital bağlantı adı verilen bilgi merkezi bölgesi motor semptomların iyileştirilmesi ile daha güçlü bir şekilde ilişkiliydi. Genel olarak DRT, PwPD'de EPR'yi azaltma ve HC'lerin EPR değerlerine yakınlaştırma eğilimindeydi. Ayrıca, HC'den daha yüksek bir EPR'ye sahip PwPD, artmış bir EPR ile ilişkili ilaçlara daha iyi yanıt verdi. PwPD'de HC'lerden daha yüksek EPR, kronik dopamin kaybının, beyin durumu geçişlerinin çeşitliliğini azaltmak için kortikal bölgeler içindeki yerel ağ etkileşimlerini değiştirdiğini göstermektedir. Analizlerimiz ayrıca, invazif olmayan bir şekilde elde edilen kortikal aktiviteden ilaç etkilerini çıkarmak için umut verici bir yol açar. Dijital Futures, StratNeuro, NatMEG deneylerinin finansmanı Stiftelsen tarafından Strategisk Forskning için yapıldı, DM İsveç Araştırma Konseyi Grant No'nun desteğini kabul etti. 638-2013-9243.

Özgün kaynak özetini okuyun

Summary Background How dopamine depletion in Parkinson’s disease (PD) and subsequent dopamine replacement therapy (DRT) affect brain activity is poorly understood. Typically, brain activity is analysed for its spectral properties and the temporal structure of the activity is often ignored. Methods We quantified the time irreversibility of cortical activity in terms of entropy production rate (EPR). Using the Neural Estimator for Entropy Production (NEEP) algorithm on source-reconstructed resting-state magnetoen-cephalogram (MEG) data, we estimated the EPR in various brain regions of persons with PD (PwPD) (n = 17) and matched healthy controls (HC, n = 20). PwPD were recorded in two conditions: OFF and ON DRT (one hour after levodopa intake). HC were also recorded in two sessions separated by one hour. Motor symptoms were assessed with Movement Disorders Society-revised Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (MDS-UPDRS-III). Findings Despite the lack of significant group differences in EPR between the HC and PD groups, we found a positive correlation between DRT induced improvement in motor symptoms (as measured by relative change in MDS-UPDRS-III scores (OFF-ON/OFF+ON)) and change in EPR. In particular, EPR changes in sensory (visual and auditory) regions and the information hub region called temporo-parieto-occipital junction were more strongly correlated with improvement in motor symptoms. Overall DRT tended to reduce EPR in PwPD and bring it close to the EPR values of HCs. Furthermore, PwPD with a higher EPR than HC showed better response to medication correlated with an increased EPR. Interpretations Higher EPR in PwPD than HCs suggest that chronic dopamine loss alters local network interactions within cortical regions so as to reduces diversity of brain state transitions. Our analysis also opens a promising avenue to extract medication effects from non-non-invasively acquired cortical activity. Funding Digital Futures, StratNeuro, NatMEG experiments were funded by Stiftelsen for Strategisk Forskning, DM acknowledges the support of the Swedish Research Council Grant No. 638-2013-9243.

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.