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读文万卷015期:帕金森病内在脑功能网络动态异常;转移脑肿瘤治疗中血管形态的变化

1、Brain:帕金森病内在脑功能网络动态异常

帕金森病是一种以黑质纹状体多巴胺缺失为特征的神经退行性疾病。先前利用静息状态功能磁共振成像测量自发脑活动的研究已经报道了广泛分布的全脑网络的异常变化。静息态功能连接假设扫描过程中的内在波动是稳定的,但有人提出功能连接的动态变化可以反映神经系统功能的各个方面,可以作为疾病的生物标记。本次介绍的文章是Jinhee Kim等人在Brain杂志发表的首次利用静息状态功能磁共振成像对帕金森病患者进行动态功能连接的研究,重点研究了功能连接状态的时间特性以及网络拓扑结构的可变性。采用组空间独立成分分析、滑动窗口方法和图论方法对31例帕金森病患者和23例健康对照者进行了研究。

研究结果中,动态功能连接分析提出了两种离散的连接配置:更频繁、稀疏连接的网络内状态(状态I)和更不频繁、更强的网络间互连状态(状态II)。在帕金森病患者中,I型稀疏连接状态的发生率下降了12.62%,同时更强烈连接状态II增加相同的数量。这与动态功能连接的时间属性变化是一致的,其特征是状态I的驻留时间缩短,而状态II的驻留时间模式成比例地增加。这些变化提示神经网络之间的功能分离减少,并与帕金森病临床症状的严重程度相关。此外,在网络整体效率上有更高的变异性,这表明大脑网络的整体整合是不正常的。脑网络中功能分离的改变和异常的整体整合证实了帕金森病中功能连接网络的脆弱性。

原文:Abnormal intrinsic brain functional network dynamics in Parkinson’s disease

doi:10.1093/brain/awx233

2、Radiology:转移脑肿瘤治疗中血管形态的变化:基于MRA的研究

研究目的:1.探索磁共振血管造影(MRA)是否能够检测出乳腺转移脑肿瘤的颅内血管形态的变化 2.MRA在可以检测出该疾病中颅内血管形态的变化的情况下,探索其对转移脑肿瘤的预后的预测能力。

材料与方法:在未干预前和拉帕替尼疗法治疗两个月后,采集22个乳腺转移脑肿瘤的女性(31-61岁)患者和健康人群(19名女性、15名男性,19-72岁)的MRA数据。通过计算得到血管的数量、半径和卷曲度,并以健康人群(19名女性、15名男性,19-72岁)的血管参数的数据对其进行归一化。

结果:所有患者在基线状态下的血管卷曲度都出现了异常的变化。其中,在两个月的拉帕替尼疗法治疗后,19名女性的血管卷曲度不再发生改变,且其脑肿瘤在4个月后停止增长。另外3个病人的血管卷曲在两个月的拉帕替尼疗法治疗后依旧发生变化,其脑肿瘤在两个月的拉帕替尼疗法治疗后6个月仍无停止的迹象。

结论:本研究验证了脑肿瘤治疗中血管形态的改变可以通过MRA进行测量,且血管卷曲度的变化是临床治疗预后的指标之一。

原文:Blood Vessel Morphological Changes as Visualized by MRA During Treatment of Brain Metastases: A Feasibility Study

DOI:10.1148/radiol.2453061889.

3、GLIA:脑肿瘤的微环境

本篇论文由纽约斯隆—凯特林癌症研究所的NIKKI A. CHARLES等人发表在GLIA期刊上,描述了脑肿瘤的局部环境及相关细胞的作用。恶性脑肿瘤除了包含真实的肿瘤细胞,还包括了一系列混合薄壁细胞。比如恶性胶质瘤,就包含了几种不同的细胞类型,部分类型的细胞具有增长致瘤性和干细胞特性,很可能是肿瘤发生或复发的根源。然而,除此之外,其他肿瘤相关的薄壁细胞,如血管细胞、小胶质细胞、外围免疫细胞、神经前体细胞,也可能在控制病情发展的过程中扮演了重要角色。

在本文中,作者描述了多种胶质瘤细胞和外围薄壁细胞之间的病理学影响以及细胞间的信号通路。比如,小胶质细胞可以贡献肿瘤质量的30%以上,在胶质瘤入侵过程中起了重要作用;非肿瘤星型胶质细胞可以被胶质瘤微环境转换表型,并分泌一系列肿瘤促进因子;神经前体细胞则可以释放肿瘤抑制因子,帮助年轻人抑制胶质瘤发生。

原文:Charles N A, Holland E C, Gilbertson R, et al. The brain tumor microenvironment[J]. Glia, 2012, 60(3): 502-514.

DOI 10.1002/glia.21264

4、PNAS:对家长进行父母语的指导可以增加会话转换,促进婴儿的语言发展

父母对婴儿说话的方式与孩子的语言发展密切相关,但许多父母却没有意识到这一点。父母语言输入是儿童语言成绩的最佳预测因子之一。父母语(即我们常常听到的父母用较慢、较为夸张的语气说“这是**”、“那是**”之类的话语)是一种近乎普遍的说话风格,以高音调、慢节奏和夸张的语调为特征,在许多国家针对幼儿的讲话中都有记录。以往的研究表明,父母语的使用和亲子话轮转换都与儿童语言学习的进步有关。但尚不清楚这种影响在婴儿阶段是如何影响儿童的语言发展的。

因此,作者进行了一项随机对照试验,以确定在婴儿6个月、10个月和14个月时给予父母指导干预是否能增强父母的语言输入,以及这是否反过来改变了6至18个月时儿童语言发展的轨迹。将正常发育的6月龄婴儿(n = 71)家庭随机分为干预组和对照组。对6、10、14、18月龄婴幼儿家庭语言环境及发音进行自然第一人称录音。在6个月、10个月和14个月的录音后,控制这期间的干预组和对照组的语言干预措施,但不控制父母参加个别辅导预约,以获得语言反馈,听他们自己的录音中的语言输入,并讨论促进语言增长的年龄适当的活动。

结果发现,干预显著提高了父母在6 - 18个月时使用父母语和父母-孩子话轮转换。两个变量的增加与儿童在同一时期的语言生长和18个月时的语言结果显著相关。使用父母语,这种社会和语言强化的说话风格,可以提高儿童的社会语言转换和语言技能。以该研究为基础的干预措施发现,针对亲子互动的社会方面进行干预,可以提高儿童的语言能力发展。

原文:Parent coaching increases conversational turns and advances infant language development

DOI: 10.1073/pnas.1921653117

5、Biological Psychiatry:精神疾病中的大规模功能网络认知改变

认知混乱是精神疾病的主要特征。而当前认知混乱与精神疾病的相关性仍然很难理解。本研究的主要目的是调查功能连接与结构混乱在包括默认模式网络、前部额顶网络以及凸显网络与精神疾病相关的关系。

这里使用荟萃研究,对8298例包含不同疾病的被试与8165例健康对照进行计算了基于种子点的全脑功能连接,并在14027例8种病人组与14504例健康对照中对结构像作vbm分析。为帮助解释这个结果,我们还检查了在HCP数据集中776例健康被试的认知功能。

结果我们发现在这三个感兴趣的认知功能认知网络具有类似的功能连接与结构的变化。更特殊的是,在默认模式网络与腹部凸显网络之间和凸显网络与前额叶网络之间呈现出较低的功能连接。而在默认模式网络和前额叶网络以及默认模式网络和背侧凸显网络之间表现出高连接值。这种网络结构的变化与病人中灰质的减少有关,并且局限于有助于一般认知表现的区域。

本研究首次通过荟萃研究提供了认知网络内与认知网路之间在功能连接显著改变的证据。这说明在在网络的交互之间可能存在相似的机制,而这种神经工作机制可能与在精神疾病患者中观察到的普遍的认识退行相关。

原文:Common Dysfunction of Large-Scale Neurocognitive Networks across Psychiatric Disorders

Doi: https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2018.11.011

6、BRAIN:内侧前额叶皮质边缘奖励相关的有效连接迟钝与抑郁

前额叶内侧皮质和基底节的功能已经被广泛研究,前者对后者有兴奋性谷氨酸能投射。前额叶皮质到伏隔核谷氨酸能投射的减少被认为是抑郁症等动机障碍的基础。然而,目前尚不清楚内侧前额叶皮质和基底节之间是否存在与抑郁症相关的异常奖赏相关的有效连接。尽管抑郁症患者的报告中经常存在静息状态连接异常,但还不能将这些发现与奖励学习研究直接联系起来。Samuel Rupprechter等人就此进行了深入研究,使用研究领域标准方法,从一个基于社区的大型受试者样本中获取数据,被试在事件相关功能磁共振成像中进行了奖励学习任务。使用行为计算模型、无模型和基于模型的功能性磁共振成像以及有效连接性动态因果模型分析来检验假设。结果显示为,475名被试的抑郁症状严重程度增加与奖励信号的减少有关;165名被试的从内侧前额叶皮质到纹状体的奖励相关的有效连接减少与抑郁症状严重程度的增加相关。

该研究验证了以往的未能在群体中证明的假设,运用多种模型详细分析了内侧前额叶皮质边缘奖励相关的有效连接迟钝与抑郁症状之间的关系,说明对于基底节病理学的深入研究需要进一步考虑抑郁症患者的异常。

原文:Blunted medial prefrontal cortico-limbic reward-related effective connectivity and depression

doi:10.1093/brain/awaa106

7、Neurology:重复经颅磁刺激在枕叶中风所致的视幻觉的应用

中风后可能会对枕叶皮质造成损害从而导致个体产生幻觉并改变大脑半球间的皮质平衡,目前还没有特效药来减轻视觉通路损伤后的幻觉,皮质平衡失调造成的神经元活动混乱可以通过rTMS进行定向治疗。一名31岁的女性患者右侧亚急性枕叶卒中后产生视觉幻觉,即便能够意识到眼前的视信息可能是幻觉,但每天仍然需要花费精力去区分幻觉和真实视觉。这会给个体带来极大的工作量和疲劳感。

本研究设置疾病组和健康对照组。疾病组患者视力正常且无MRI和rTMS相关的的禁忌症;对照组为8名健康女性。疾病组患者病变位于初级视觉皮层中,所以使用FPO定位方法确定患者的视觉皮层损伤区域负责处理视觉信息类别。本研究在在rTMS治疗前后均使用FPO(face-place-object)定位或测患者可以进行的视觉信息处理的类别。并使用任务态BOLD FMRI成像采集被试的大脑活动相关情况的信息。

数据分析结果显示,与对照组相比,患者的病变边界处的活动受到了限制,这证明了病变部位或周围的神经元活动的紊乱。随后,我们,选择病变部位作为rTMS的目标部位。使用BRAINSIGHT导航仪将病变映射到患者的解剖扫描图上,并重建皮层表的3D模型,使用红外追踪系统对MRI参考点与患者头部的参考点的空间关系进行配准,以使得rTMS的定位准确,经过一段时间的刺激后,患者的视幻觉现象总体呈现较少的趋势,根据患者的口述,这种方法是有效的。

原文:rTMS reduces cortical imbalance associated with visual hallucinations after occipital stroke

DOI :10.1212/WNL.0000000000003180

8、JAMA Network Open:肝酶改变与阿尔茨海默诊断、认知、神经影像测量和脑脊液生物标记的关系

越来越多的证据表明,肝功能在AD的病理生理学中发挥着重要作用。肝脏是主要的代谢中枢,研究肝功能与AD、认知、神经影像和脑脊液生物标记之间的关系,有助于理解代谢功能障碍在AD中的作用。

从2005年9月1日起至2013年8月31日,共采集1581名AD患者的数据,包括肝功能指标、神经影像、认知测量、脑脊液生物标记、脑葡萄糖代谢、β-淀粉样蛋白沉积等。肝功能指标(总胆红素、白蛋白、碱性磷酸酶、丙氨酸转氨酶[ALT]和天门冬氨酸转氨酶[AST])与AD临床指标和A/T/N(淀粉样蛋白、tau蛋白、神经退行)生物标记之间的相关通过广义线性模型实现。

结果发现:AST与ALT的比值升高以及ALT水平降低与AD诊断和认知表现较差有关。AST与ALT的比值升高与更低的CSF amyloid-β 1-42水平、更高的CSF phosphorylated tau181和减少的葡萄糖代谢(神经退行生物标记)有关。低水平的ALT与β-淀粉样蛋白沉积增加、葡萄糖代谢降低和脑萎缩扩大有关。总的来说,基于血清的肝功能标记与AD的认知表现以及A/T/N生物标记的一致性关联突出了代谢紊乱参与AD的病理生理过程,不过还需要进一步的研究来确定这些关联是因果关系还是次要关系。

原文:Association of Altered Liver Enzymes With Alzheimer Disease Diagnosis, Cognition, Neuroimaging Measures, and Cerebrospinal Fluid Biomarkers

DOI: 10.1001/jamanetworkopen.2019.7978

9、Neuroimage:考虑局部安全约束的ECoG刺激计算优化方案

直接刺激皮质表面在临床上用于皮质定位和局部活动的调节。未来皮质调制和脑-机接口的应用也可能使用皮质刺激方法。常用的传递电流的方法是通过ECoG进行刺激,然而,由于ECoG电极靠近皮质组织,所以必须限制安全传输的电流。以往的电流约束条件是限制总电流或者单个电极的电流,但这两种方法并不足以防止局部高电流密度。来自爱因斯坦医学院的Mark E. Wagshul等人在NeuroImage发文,提出了一种ECoG刺激优化方案。

研究者在最大化ROI中特定方向场电流的同时,考虑了三个安全约束:总电流,单电极电流以及局部电流密度。研究者们将优化运行时作为不同安全性和建模参数的函数进行分析,结果表明,优化的刺激模式与以往临床实践中使用的模式有所不同,为未来研究的安全性提供参考依据。

原文:Computationally optimized ECoG stimulation with local safety constraints

DOI:10.1016/j.neuroimage.2018.01.088

本文分享自微信公众号 - 思影科技(siyingkeji),作者:杨晓飞

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原始发表时间:2020-05-15

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