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。 133年5月,2010 (Pt 5): 1352 - 67。
大脑/ awq075 doi: 10.1093 /。 Epub 2010年4月21日。

不同网络连接行为变异的变化额颞叶痴呆和阿尔茨海默氏症

胡安周1, 迈克尔D格雷丘斯, Efstathios D Gennatas, 马修E Growdon, 荣格Y张成泽, 吉尔·D Rabinovici, 乔尔·H·克莱默, 迈克尔·维纳, 布鲁斯·L·米勒, 威廉·W斯利
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不同网络连接行为变异的变化额颞叶痴呆和阿尔茨海默氏症

胡安周et al。 大脑。 2010年5月。
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文摘

静息状态或内在连接网络功能性磁共振成像提供了一种新工具大规模神经网络映射功能和功能障碍。最近,我们表明,行为变异额颞叶痴呆和阿尔茨海默病导致萎缩在两个主要的网络,一个前“突出网络”(在额颞叶痴呆行为变体萎缩)和后“默认模式网络”(阿尔茨海默病萎缩)。这些网络表现出的反关联与相互关系健康的大脑。两种疾病也特性发散symptom-deficit概要,破坏行为变异额颞叶痴呆的社会性函数和保存或提高视觉空间的技巧,和阿尔茨海默氏症显示反模式。我们假设这些疾病造成反对在突出网络连通性影响(破坏行为变异额颞叶痴呆但增强在阿尔茨海默病)和默认模式网络(中断在阿尔茨海默病但增强行为变异额颞叶痴呆)。任务状态功能性磁共振成像,我们测试这些想法行为变异额颞叶痴呆、阿尔茨海默病和健康年龄组每组(n = 12),利用独立分量分析生成组级别的网络形成了鲜明对比。正如预测的那样,行为变异额颞叶痴呆衰减显著网络连接,尤其是在frontoinsular,扣带皮层、纹状体、丘脑和脑干节点,但增强在默认模式网络连通性。相比之下,阿尔茨海默病减少默认模式网络连接后海马,内侧cingulo-parieto-occipital地区和中缝背核,但强化突出网络连接。特定区域的连接中断在每个目标网络预测中的内在连接增强互惠网络。额颞叶痴呆行为变种,临床严重程度与损失的frontoinsular突出网络连接和二顶的默认模式网络连接增强。 Based on these results, we explored whether a combined index of Salience Network and Default Mode Network connectivity might discriminate between the three groups. Linear discriminant analysis achieved 92% clinical classification accuracy, including 100% separation of behavioural variant frontotemporal dementia and Alzheimer's disease. Patients whose clinical diagnoses were supported by molecular imaging, genetics, or pathology showed 100% separation using this method, including four diagnostically equivocal 'test' patients not used to train the algorithm. Overall, the findings suggest that behavioural variant frontotemporal dementia and Alzheimer's disease lead to divergent network connectivity patterns, consistent with known reciprocal network interactions and the strength and deficit profiles of the two disorders. Further developed, intrinsic connectivity network signatures may provide simple, inexpensive, and non-invasive biomarkers for dementia differential diagnosis and disease monitoring.

数据

图1
图1
研究设计示意图。使用ICA预处理任务状态功能磁共振成像数据进行分解,突出网络(SN)和静组件被确定为每个主题通过计算拟合优度网络模板来源于一个独立数据集的年轻健康对照组。灰质地图也来源于结构的MRI数据的每个主题萎缩修正。使用线性假设关于群体间的连通性变化进行了测试对比。SN和静分数和SN -静总指数为每个主题派生,进入三级线性判别分析。HC =健康对照组;广告=阿尔茨海默病;VBM =分布形态测量学;LDA =线性判别分析。
图2
图2
BvFTD和阿尔茨海默氏症和静动力学特性不同的突出网络。组不同地图说明集群每个ICN显著降低或增加连接。在突出网络(一个),患者bvFTD显示分布式连接减少健康对照组相比(HC)和阿尔茨海默病(AD)患者,而阿尔茨海默氏症患者显示增加连接在前扣带皮层和腹侧纹状体与健康对照组相比。在静息状态(B),阿尔茨海默氏症患者显示几个连接障碍与健康对照组和bvFTD患者相比,而患者bvFTD显示增加左角回的连通性。bvFTD和阿尔茨海默氏症患者进一步显示局灶性脑干在其发布的网络连接中断(静息bvFTD,突出网络对阿尔茨海默病)。结果显示在一个联合概率阈值高度和范围P< 0.05,在整个大脑层面纠正。颜色条代表t成绩,统计地图叠加在蒙特利尔神经学研究所大脑模板。
图3
图3
皮层下和脑干突出网络连接性减少bvFTD。统计地图说明bvFTD <的对比突出网络控制。为选择提供了轴向片insets脑干区域澄清集群的位置。blA =杏仁核的基底外侧核;Hc = habenular复杂;PBN = parabrachial核;电脑=近中心丘脑核;Pf = parafasicular丘脑核;RedN =红核;SN =黑质; vMD = ventral mediodorsal nuclei; VSP = ventral striatopallidum; VTA = ventral tegmental area; PAG = periaqueductal grey matter. Presentation details otherwise as in Fig. 2.
图4
图4
ICN增强与互惠网络中的特定连接中断。(一个)左角回(L ANG)静的连通性是加剧bvFTD患者与健康对照组和3毫米半径球形感兴趣的地区集中在峰值呈显著负相关,SN连接在frontoinsula (FI)、前mid-cingulate皮层(aMCC)和背侧脑桥(图中未显示)在bvFTD患者和健康对照组(HC)。Group-wise散点图说明每组的相对贡献为每个anticorrelated这些关系。(B)pregenual前扣带皮层(R扣带皮层部位)SN连接,提高阿尔茨海默病(AD)患者表现出明显的反比关系与静连接在楔前叶(PreCu),腹内侧前额叶皮层(vmPFC)和两国中间暂时回(图中未显示)在阿尔茨海默氏症患者和健康对照组。结果atrophy-corrected和阈值的联合高度的可能性和程度P< 0.05,在整个大脑层面纠正。颜色条代表t成绩,统计地图叠加在蒙特利尔神经学研究所大脑模板。
图5
图5
突出网络中断和静增强与bvFTD临床严重程度。CDR bvFTD,笔盒分数(CDR-SB)显示显著(一个)负相关显著的网络连接在frontoinsula (FI)和(B)正相关与静连接在双边角形脑回(ANG),以及腹内侧前额叶皮层(vmPFC)和右壁内的沟(R IPS,未显示)。结果是纠正和阈值萎缩联合高度的可能性和程度P< 0.05,在整个大脑层面纠正。颜色条代表t成绩,统计地图叠加在蒙特利尔神经学研究所大脑模板。
图6
图6
集团歧视使用突出网络和静指标。(一个)突出网络的散点图(SN)数十名健康对照组(HC)、bvFTD和阿尔茨海默病(AD)患者临床诊断。每个主题的突出网络分数代表平均水平z分数在14个地区的利益来源于突出网络(bvFTD <健康控制)+(阿尔茨海默病>健康控制)结合分析( 补充表3)。(B)静息分数计算并行的方式,使用8个地区的兴趣来源于静(阿尔茨海默氏症<健康控制)+ (bvFTD >健康控制)结合分析( 补充表3)。(C)合并后的突出网络-静息指数提供了优越的群体歧视而单独分析的网络。点列是由随机数赋值转换为云内每组改善分散可视化。颜色和形状的关键底部提供。
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