文摘
摘要目的:来确定行为症状患者中原发性进行性失语(PPA)与腹侧额颞叶网络的退化有关。
方法:我们使用扩散张量成像tractography量化异常的钩状的纤维束连接前颞叶和腹外侧额叶皮质。研究了两个额外的腹侧大片:劣质fronto-occipital纤维束和纵束低劣。我们还测量了前颞皮质厚度和由这些大片前额区域相互连接。33 PPA患者和健康对照组26日被招募。
结果:符合PPA诊断,行为突出的症状是明显低于语言赤字。尽管3束结构由tractography病理学,额行为量表得分显著的相关性被发现的钩状的纤维束。眼窝前额皮质萎缩和前颞叶皮层也与这些分数。
结论:我们的发现表明损害额颞叶网络的钩状的纤维束可能构成PPA患者行为症状的出现。
术语表
- 方差分析=
- 方差分析;
- bvFTD=
- 额颞叶痴呆行为变体;
- 贸易工业部=
- 扩散张量成像;
- 美国联邦调查局=
- 额行为库存;
- MPRAGE=
- magnetization-prepared快速梯度回波;
- PPA=
- 原发性进行性失语;
- PPA-S=
- 主要的进步aphasia-semantic变体;
- ROI=
- 感兴趣的区域
原发性进行性失语患者(PPA)在语言功能逐渐下降的相对保留其他认知域。1虽然失语症功能受损的主要原因,其他症状如痛苦、悲伤、冷漠,和抑郁中可以看到几乎一半的PPA患者,其次是饮食的变化,异常的运动行为,焦虑,抑制解除,易怒。1,2符合PPA的进行性神经退行性病因和行为变异额颞叶痴呆(bvFTD),这并不奇怪,这两个重叠综合征症状随着病情的发展变得越来越突出。事实上,大约75%的PPA患者最终发展为严重的行为问题,而65%的患者bvFTD清单明确的语言障碍。3
3变种PPA,语义形式,患者的解剖标志由前颞叶萎缩,3有更高的风险行为症状与其他变体。Rohrer和沃伦4发现,除了前颞叶萎缩,最重要的解剖PPA患者皮质的变化和行为症状发生在眼窝前额皮质。
前颞叶和前额区域直接相关的钩状的纤维束。尽管变性的钩状的纤维束之间的关系和语义赤字是证据确凿的,5,6的角色钩状的纤维束PPA患者症状和行为是未知的。
我们研究的目的是确定,通过多通道神经成像的方法,解剖异常的底层行为PPA患者症状。我们使用扩散张量成像(DTI) tractography评估主要的微观结构组织协会大片连接到眼窝前额皮质或前颞叶。7,8我们还测量了眼窝前额皮质皮质厚度和前颞叶白质变性是否与皮质萎缩的程度。
方法
参与者和临床评估。
33 PPA患者和健康对照组26日与年龄、性别、和构型为原发性进行性失语项目认知神经和阿尔次海默病中心,西北大学Feinberg医学院。首页
PPA的诊断是基于至少有2年的历史进步的,孤立的语言或语言功能的恶化。所有患者被分为1的5 PPA变体基于最近的一些诊断分类指南。1,9,10PPA患者呈现严重的(例如,波士顿命名测试< 50%)单独孤立的语言症状(障碍或阅读障碍)没有履行其他变体被归类为非保密的标准变体。10PPA患者结合语法缺失和语义障碍分为混合PPA。11,- - - - - -,13
额行为量表(美国联邦调查局),最初开发和标准化与差异化的目的bvFTD从其它痴呆和量化行为症状的严重程度,14,15被用来评估行为症状。
联邦调查局是基于评估病人的护理,对于每一项得分症状的严重程度之间的规模0和3(0 =不,1 =轻微或偶尔,2 =温和,3 =严重或非常频繁)。联邦调查局是由24个项目分为12个项目负面行为症状(联邦调查局阴性症状得分)和12阳性症状(联邦调查局阳性症状评分)。联邦调查局阴性症状评分包含3项评估行为症状与语言障碍(9项,logopenia;10项,失语症和言语失用症;第11项,理解和语义赤字)。有效地评估行为在PPA患者症状,我们减去这三个语言学习项目从FBI阴性症状评分和联邦调查局总分数。所有统计分析都因此使用纠正执行联邦调查局和消极的联邦调查局总分数。
MRI收购,DTI和数据处理。
在3 t MRI进行收购西门子三核磁共振系统中心的转化成像,芝加哥西北大学。t1加权magnetization-prepared快速梯度回波序列(MPRAGE)获得了以下参数:重复时间2300毫秒;回波时间2.86毫秒;翻转角度,9;的视野,256毫米;60片;切片厚度1.0毫米,如前所述。6FreeSurfer图像分析套件(4.5.0版)(http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/)是用来测量皮质厚度在t1 MPRAGE图像。措施的皮质厚度估算得到的最接近的灰色/白色物质边界之间的距离和灰质/ CSF边界完全嵌合每个顶点的表面。6,16皮质厚度差异PPA患者和健康对照组之间在皮层的整个表面区域使用0.001的罗斯福。6,17皮质厚度测量从一个20毫米的区域(ROI)的利益放在最萎缩性前颞侧眶额皮层,皮层预测区域内的钩状的纤维束。
tractography分析,我们一共获得了72连续near-axial片使用收购序列完全优化扩散成像,提供各向同性(2×2×2毫米)决议和整个头部覆盖。在每个片位置8图像获得没有扩散梯度应用,连同60 diffusion-weighted图像(b1000年代的价值/毫米2)。探索DTI (http://www.exploredti.com)被用来执行DTI处理和纠正同时运动和几何扭曲的重新定位b矩阵。恢复功能排除其余的异常值,并有效地安装在大脑的所有体素的张量模型。18,19分数各向异性和径向扩散系数地图计算和保存在nifti格式。样条插值优化算法被用来执行整个大脑tractography (stepsize 0.5毫米;分数各向异性阈值0.15;角阈值35)。最后,整个大脑tractography TrackVis(进口http://www.trackvis.org)可视化。6
Tract-specific重构和测量。
TrackVis体内被用来执行虚拟解剖的三个层次的利益据以前公布的方法。6,20.,- - - - - -,25Tractography解剖获得使用手动定义roi图像正交分数各向异性。下面的大片切割如前所述。7,21
的钩状的纤维束是一个u形包,出现在颞极、侧海马旁回和杏仁核。在颞叶钩状的纤维束腹的劣质fronto-occipital纤维束。向前拱起,钩状的然后进入外部胶囊和分裂成入腹外侧和分支。7腹外侧的组件以前脑岛和侧眶额皮质,而双侧分支到达嗅觉皮层内侧眶额皮层、额极。7解剖的钩状的纤维束进行放置ROI的前颞叶和第二个ROI外部/极端的胶囊。6,20.,26
下fronto-occipital纤维束源于下和枕叶的内侧表面。当劣质fronto-occipital纤维束叶颞叶,它减少了部分和纤维一起当他们达到极端/外部胶囊在更高水平的钩状的纤维束。在额叶背外侧的纤维fronto-occipital低劣纤维束主要在额下回结束,而最腹侧纤维聚集,结束在内侧fronto-orbital地区和额。21,26
两个roi是用来解剖下fronto-occipital纤维束,一个放置在枕叶白质和第二个地区外部/极端的胶囊。20.
最后,劣质纵束一束腹侧关联连接枕叶和颞叶。解剖下纵向纤维束,第一个区域放置在前颞叶和枕叶白质中的第二个。20.,25
感兴趣的每一束,流线,分数各向异性、平均扩散系数和轴向和垂直扩散系数提取指数的微观结构组成和架构的脑组织。25流线的数量被认为是代孕的束体积和萎缩。6在痴呆症状,流线的数量减少根据病理学和临床症状的严重程度。6,27
分数各向异性的数量指标的各向异性程度的生物组织和间接显微结构的完整性。分数各向异性提供生物信息属性和白质纤维的微体系结构。降低分数各向异性值已报告在疾病特点是髓鞘脱失,水肿,或退化。28
垂直轴向扩散系数对应的扩散系数和扩散张量的主要方向和一般用来量化变化由于轴突和髓鞘损伤。23,28
十实践数据集被用来训练解剖器(清醒),谁是无视任何皮质厚度的信息结果和参与者的身份。清醒开始解剖在这项研究中只有当他达到可靠性高。
统计分析。
所有使用SPSS统计分析(芝加哥,IL)软件(版本21)。Independent-samplest测试检验组的差异数量的流线,分数各向异性,轴向和垂直扩散系数的不同的利益。Bonferroni调整正确应用于多个比较(阈值p≤0.001)。所有p未修正的提供值。我们用单向方差分析(方差分析)组间比较差异PPA亚型和控制。ρ斯皮尔曼分析用来描述之间线性关系的强度和方向行为症状的严重程度和tract-specific测量。
标准协议的审批、登记和病人同意。
在这项研究中,我们收到了一个道德标准委员会的批准在人体实验的实验用人类参与者。我们获得的书面知情同意所有的病人病人(或监护人)参与本研究。
结果
人口统计学、临床和样本报告的行为特征表1和2。PPA患者中,8收到一个描述性诊断logopenic变体,8迟滞型/ agrammatic变体,7语义变体(PPA-S), 2的混合变种,8的非保密/严重的变体。1,9,10PPA-S组年轻的其他变体相比,有更高的患病率据联邦调查局报道行为症状总分和联邦调查局阳性症状分数。
白质的关系分析。
Bonferroni调整后左钩状的纤维束的PPA患者表现出显著降低流线的数量(p< 0.001,t[54]值= 7.942),低分数各向异性(p< 0.001,t[54]= 3.253),并显著增加轴向(p< 0.001,t[54]=−2.849)和垂直扩散系数(p= 0.020,t[54]=−2.264)与健康对照组相比(图1(左)。在右半球只有流线的数量显著降低的钩状的纤维束的PPA患者与健康对照组相比(p< 0.001,t[54]= 5.193)(图1)。
PPA亚型之间的方差分析和控制显示统计学意义差异组织流线的数量(F= 4.933;p= 0.001),轴向扩散系数(F= 5.038;p< 0.001)、垂直扩散系数(F= 7.902;p< 0.001),平均扩散系数(F= 7.243;p< 0.001)。异常在左钩状的纤维束特别明显的语义亚型相比其他变体(图e 1首页®网站首页Neurology.org)。
tract-specific测量差异的钩状的纤维束(超滤),劣质fronto-occipital纤维束(IFOF),伪劣纵束董继玲女士之间的控制和原发性进行性失语患者(PPA)。测量数量的流线,分数各向异性扩散系数,轴向扩散系数和垂直扩散系数报告感兴趣的大片。统计上显著的差异控制和患者在每个束与星号(*表示p< 0.05;* *p< 0.01;* * *p< 0.001;意义Bonferroni阈值= 0.0016)。
在左钩状的纤维束,流线的数量和分数各向异性与联邦调查局总分数呈负相关(斯皮尔曼=−0.549,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.490,p分别为< 0.001)和正面(斯皮尔曼=−0.530,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.500,p分别为< 0.001)和消极的联邦调查局分数(斯皮尔曼=−0.460,p< 0.001和斯皮尔曼=−0.450,p分别为< 0.001),而轴向和垂直扩散系数与联邦调查局总分数直接相关(斯皮尔曼= 0.450,p< 0.001和斯皮尔曼= 0.540,p分别为< 0.001)和正面(斯皮尔曼= 0.400,p< 0.001和斯皮尔曼= 0.600,p分别为< 0.001)和消极的联邦调查局分数(斯皮尔曼= 0.575,p< 0.001和斯皮尔曼= 0.540,p分别为< 0.001)。这些相关性表明行为症状与贫穷有关白质完整性(表格e 1,图飞行)。在正确的钩状的纤维束,轴向扩散系数与负相关(斯皮尔曼= 0.443,p= 0.005),积极(斯皮尔曼= 0.432,p= 0.005)和联邦调查局总分数(斯皮尔曼= 0.421,p= 0.001);垂直扩散系数是与联邦调查局消极的,积极的,和总得分(斯皮尔曼= 0.497,p< 0.001;斯皮尔曼= 0.576,p< 0.001;斯皮尔曼= 0.580,p< 0.001)(表e 1)。PPA亚型和控制之间的方差分析显示,在统计上有显著差异的流线的数量(F= 4.840;p= 0.003)和轴向扩散系数(F= 3.943;p< 0.04),尤其明显的语义亚型相比其他变体(图e 1)。
在左边的劣质fronto-occipital纤维束,PPA患者显示显著减少流线(p= 0.036,t[54]= 2.256)和更高的垂直扩散系数(p= 0.028,t[54]=−2.145)与健康对照组相比。发现没有明显的统计学差异这束在右半球(图1)。PPA亚型之间的方差分析和控制没有显示显著差异组的DTI测量(图e - 3)。我们没有发现统计学意义之间的相关性来的神经纤维束造影的任何测量下fronto-occipital纤维束和联邦调查局的分数(表e 1)。
劣质纵束、PPA患者表现出显著增加双方的轴向扩散系数(左:p= 0.002,t[54]=−3.342;正确的:p= 0.030,t[54]=−2.223)和垂直扩散系数在左边(p= 0.020,t[54]=−2.396)(图1)。PPA亚型之间的方差分析和控制没有显示显著差异组的DTI测量(图)的军医。扩散率之间没有显著的相关性被发现的测量下纵向纤维束和联邦调查局(表e 1)的成绩。
皮质厚度分析。
整个大脑分析显示显著的左颞顶部和额叶皮质萎缩PPA与控制(图2)。ROI方法证实,与健康对照组相比,PPA患者显示左(大幅萎缩p< 0.001,t[57]= 4.367)和右(p= 0.014,t[57]= 2.537)眼窝前额皮质和在左边(p= 0.001,t[57]= 3.391)和右(p= 0.004,t[57]= 2.996)前颞叶。皮质厚度的roi左眶额和前颞叶皮层与负分数呈负相关(斯皮尔曼=−0.460,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.521,p分别为= 0.001),正面的分数(斯皮尔曼=−0.523,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.590,p分别为< 0.001),总分在联邦调查局(斯皮尔曼=−0.534,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.580,p分别为< 0.001)(图2)。正确的前颞叶和成绩之间的相关性在联邦调查局不显著(表依照)。
此外,皮质厚度测量前颞叶和前额皮质都直接与分数各向异性(斯皮尔曼= 0.488,p= 0.003和斯皮尔曼= 0.524,p分别为= 0.001),并与轴向扩散系数负相关(斯皮尔曼=−0.570,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.378,p分别为= 0.007)和垂直扩散系数(斯皮尔曼=−0.580,p= 0.001和斯皮尔曼=−0.513,p分别为= 0.002)(表e - 3)。类似的相关性被发现的钩状的纤维束(表)的军医。之间没有相关性被发现皮质厚度测量和DTI的测量下fronto-occipital纤维束伪劣纵束(表e - 3和军医)。
讨论
我们的研究结果表明,损伤腹侧额颞叶网络在PPA与行为症状(表e-5 e-8)。
在以前的研究中,29日变性的钩状的纤维束被发现在其他条件影响与行为症状前颞叶和前额区域。在bvFTD,例如,白质损伤钩状的纤维束与冷漠的严重性,冲动,不恰当的性行为、囤积。30.特发性精神病患者,22改变的完整性钩状的纤维束与反社会行为的严重程度,其中包括可怜的行为控制,易冲动,需要刺激,倾向无聊,缺乏现实的目标,和不负责任。我们曾表明,损害钩状的纤维束在PPA与语义处理赤字。5,6当前结果揭示了其他协会的纤维束和行为症状在这群病人。总体而言,这些研究证实,钩状的纤维束在大范围的行为有重要的作用,其损伤与行为有关赤字不管呈现综合症和潜在的病因。7,31日
的钩状的纤维束之间的主要协会通路前颞叶的一部分,包括杏仁核、腹侧额叶(眶额)地区。20.temporopolar和腹侧额叶皮层构成多通道融合感官信息的区域。32这里的独立处理刺激奖励或惩罚值。33这些皮质、杏仁核与它们相互关联,共同扮演关键角色在多通道集成以及激励指导和认知行为的过滤。30.我们的研究表明,这个网络中断可能构成的一些行为异常出现在PPA。34,35联邦调查局缺乏相关性分数和破坏下fronto-occipital伪劣纵向纤维束支持这种关系的相对特异性。因此出现的钩状的纤维束有双重功能,一个有关lexico-semantic处理8和其他广泛的行为。7
在我们的研究中,我们证实在PPA患者,这些语义变体产生最严重伤害的钩状的纤维束。后期研究发现,最常见的病理影响语义变体是泛素/ TDP43-positive额颞叶大叶性变性,特点是众多瘠薄探明与神经元和突触丢失有关。10因此,最有可能的扩散率异常的钩状的纤维束反射轴突变性的白质纤维次生皮层病理。
我们的研究结果证实PPA显著白质损伤的存在36和支持前额颞叶连接的重要性在维持人类正常行为。未来的研究使用高分辨率数据集和先进纤维交叉的方法37可以帮助隔离各个组件的钩状的纤维束和他们不同的功能相关。
作者的贡献
D圣博士:分析和解释,采集的数据,修订手稿的重要知识内容。Mesulam博士:修订手稿的重要知识内容,监督,研究和设计概念。Thiebaut de Schotten博士:采集的数据,修订手稿的重要知识内容。戴尔'Acqua博士:采集的数据。墨菲教授:修订手稿的重要知识内容。Wieneke博士:采集的数据。Martersteck博士:采集的数据。军曹鱼博士:采集的数据。Rogalski博士:修订手稿的重要知识内容,监督,研究和设计概念。卡塔尼亚博士:修订手稿的重要知识内容,监督,研究和设计概念。
研究资金
Marco Catani的接受者是欢迎信任新研究员奖103759号/ Z / 14 / Z。这项工作得到了以下资助:国家研究所的DC008552耳聋和交流障碍(NIDCD) AG13854(阿尔茨海默病中心)国家老龄研究所(NIA) NS075075从国家神经疾病和中风研究所(研究所)和5 kl2rr025740国家研究资源中心。这个手稿的内容完全是作者的责任,并不一定代表官方观点的国家研究资源中心和美国国立卫生研究院。米歇尔Thiebaut de Schotten是由“国家科学”(批准anr - 13 - jsv4 - 0001 - 01)。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org为充分披露。
承认
作者感谢NatBrainLab (www.natbrainlab.com)的讨论。
脚注
去首页Neurology.org为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。这篇文章加工费是由威康信托基金会支付。
补充数据首页Neurology.org
- 收到了2015年3月3日。
- 接受的最终形式2016年1月7日。
- ©2016美国神经病学学会的首页
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