文摘
背景和目标Hemispatial忽视是一个异构的和复杂的疾病,可分为参照系的“左”与“正确”,包括viewer-centered忽视(VCN,影响contralesional一侧的视图),stimulus-centered忽视(SCN,影响contralesional一侧的刺激,无论其位置的观众),或两者兼而有之。我们调查的影响急性中风损伤神经网络的连通性背后VCN或视交叉上核。
方法在48小时内共有174名患者急性右半脑梗塞进行了详细hemispatial忽视评估,包括阅读、口语场景复制,行取消,差距检测、水平线二分测试,和核磁共振。每个病人的连接映射生成。我们进行网络连接强度之间的线性关联分析和持续的措施忽视识别lesion-induced断开连接与VCN的存在或严重性和视交叉上核。结果修正多重比较。
结果大约42%的参与者与右半球中风至少有一种类型的忽视。存在的任何类型的忽视与病变大片连接右顶叶皮层、眶额皮质,和右丘脑其他右半脑结构。VCN只与大片的连接正确的核其他大脑区域和土地与其他大脑区域连接右额叶区域。存在两种类型的忽视是最密切相关的土地连接正确的低劣和顶叶皮层大脑其他区域和左或右内侧颞叶皮层连接到其他的大脑区域。
讨论我们的研究提供了新的证据的具体白质束中断可以引起hemispatial忽视在相对大量的参与者和均匀后发病。之前,我们得到核磁共振和行为测试敏锐地康复的机会,或实质性的复苏。
证据的分类本研究二类提供证据证明具体白质束识别损伤后MRI与忽视的存在对半球中风。
术语表
- 样品形貌=
- connectome-based lesion-symptom映射;
- 醉酒驾车=
- diffusion-weighted成像;
- MNI=
- 蒙特利尔神经学研究所;
- ROI=
- 感兴趣的区域;
- 视交叉上核=
- stimulus-centered忽视;
- T1W=
- t1加权;
- TE=
- 回声的时间;
- TR=
- 重复的时间;
- VCN=
- viewer-centered忽视
Hemispatial忽视是一个异构、复杂的综合征,表现为不同的空间特定的障碍。一个分类是基于注意力分配的参考系。1即一些个人viewer-centered忽视(VCN)赤字contralesional一侧的空间定义的观众,如视野、头或身体。2其他人stimulus-centered忽视(SCN),赤字contralesional一侧的刺激,无论观众。3这些类型的疏忽影响喜欢阅读和日常功能敷料以不同的方式和需要不同的康复方法。1,- - - - - -,3
几项研究已经表明,VCN和视交叉上核发生独立的,反映出对不同的大脑区域。4具体来说,更多的背侧皮质区域(额叶、顶叶、颞)的关键编码对观众视觉刺激,或VCN。5,- - - - - -,8相比之下,更多的腹侧皮质区域和深入,对编码刺激无关的皮质下区域重要位置,造成视交叉上核。4,7,9,- - - - - -,11白质的完整性与每种类型的赤字的存在和严重性,12建议VCN和视交叉上核的结果从不同的解剖中断大脑区域综合在一个分布式网络。然而,特定的白质束组成的背侧和腹侧网络,损坏时,可以导致VCN或SCN尚未确定。
人类的连接体允许一个可视化结构和功能的总和在整个大脑神经元之间的连接。13我们最近使用了一个描述和病变明显有效的映射方法14,15检查lesion-induced影响神经网络的结构连接,构成VCN或视交叉上核。我们研究了卒中后患者行为检测和成像敏锐地识别赤字之前重组或复苏的机会。我们假设急性VCN与损伤相关的网络连接区域背视觉流和急性SCN与损害网络连接区域的腹侧视觉流。
我们解决的主要研究问题是如下:具体白质束损伤识别在MRI与VCN和视交叉上核后半球中风吗?
方法
参与者
我们回顾性分析了前瞻性收集的数据来自174名个人(一个便利样本)约翰霍普金斯海景区的承认约翰霍普金斯医院或医疗中心与急性缺血性右脑中风和中风发病48小时内进行测试。卒中后患者研究敏锐地识别赤字之前实质性复苏和识别相关病变之前重组结构关系。
参与者被排除在分析之外,如果他们(1)有其他神经疾病影响大脑,如痴呆;(2)有一个受损的意识水平或持续镇静;(3)未修正的视觉或听觉障碍;(4)有一个精神条件以外的一个情感障碍;(5)没有完成至少一个测试电池的忽视测试;(6)没有完成diffusion-weighted成像(驾车)MRI;(7)举行了双边中风或中风的小脑,髓质或桥。
标准协议的审批、登记和病人同意程序
本研究经约翰霍普金斯医学机构审查委员会批准。从所有参与者获得书面知情同意。
评估的忽视
个人包括在分析完成至少一个忽视测试下面描述。我们试图管理整个电池所有参与者,但有些人无法完成所有的测试由于时间限制在急性期(由于临床评估、康复服务、等等)。这些评估材料是可用的score-lab.jhmi.edu
朗诵:朗读30个词/ 2列显示,随着5句子写在页面。所有的这些话可以制成另一个词通过改变或省略第一个或最后一个字母(例如,该死的可以解读为“谷仓”或“黑暗”而犯错第一个或最后一个字母;咆哮可以解读为“蚂蚁”或“跑”的省略第一个或最后一个字母)。的话得分忽视错误如果响应保存1或更多字母最后(右侧)这个词,是不正确的在1或多个字母在单词的开始(左)(例如,咆哮解读为“蚂蚁”或“喘气”甚至“暗示”或“位”。
“奥格登的场景复制:复制场景,”组成的一棵树,树篱笆,房子,和一个从左到右。16这张照片有36总组件(笔画),与16个组件左边和20个页面的右侧。在房子和2树木,14组件左边右边和14个组件的刺激。每个省略组件被列为一个错误;错误的或扭曲的组件是得分一半一个错误。
行取消17:划掉所有的28个竖线矢平面和45°左右两边的观众的矢平面。
间隙检测18:环绕所有完整的圆圈和划掉(X)的所有圈与差距。有30圈,15圈两侧的页面。十圈在左边有一个差距和10右侧有一个缺口。剩下的刺激都是圆形。错误包括刺激省略(VCN)或明显错误(SCN)。
水平线二分:把马克中心的水平线是矢平面和45°右(ipsilesional位置)和左(contralesional位置)的观众的矢平面。在每个观点错误的程度取决于百分比偏差从中心页面的右侧。
我们分布定义VCN、视交叉上核和两种类型的忽视。我们VCN定义为两个或更多错误contralesional(左)边比ipsilesional(右)侧间隙检测测试页面的(失败标志着刺激),2个或更多的左边比右边页面的副本场景测试,左边的2个或更多的错误比正确的位置对观众的取消测试,或2个或更多的错误在阅读文字中的左边比右边列口语阅读测试。在直线二等分的测试中,我们定义VCN大于10% contralesional位置比ipsilesional位置上的偏差。
我们SCN定义为两个或更多错误contralesional(左)边比ipsilesional(右)侧刺激的间隙检测试验(未能与空白检测空白圈左或右),副本场景任务(省略组件contralesional一侧的房子和树),或朗诵(错误在左边和右边的字)。在直线二等分的测试中,我们定义SCN偏差大于10%在所有3个职位,不论观点(即。没有超过10%的差异,contralesional位置比ipsilesional位置)。
确定VCN严重性,我们计算错误的平均数(失败标志着刺激)的contralesional一边检测和测试场景副本的空白页。我们确定SCN严重性通过计算故障检测的平均数量contralesional(左)差距圈,无论的页面,在这些测试。我们只用检测和现场的差距复制测试,因为他们经常完成参与者(分别为172/174和163/174)。由于非正常偏态分布差距VCN和视交叉上核错误的检测,我们一分为二的错误到轻微错误(0 - 2)和严重(3或更多错误)组进行神经影像学分析。反应显示VCN和视交叉上核的例子所示图1。
成像
图像采集和预处理
所有的参与者进行了MRI在急性住院期间,按照急性中风的标准护理约翰霍普金斯。获得的图像量化病变在临床上被用于这项研究。具体来说,本研究中使用的成像序列的部分临床扫描,包括3 d t1 (T1W)序列和diffusion-weighted成像(驾车)序列。核磁共振数据获得3 t西门子三个扫描仪。3 d T1W图像获得矢状切片厚度1.5毫米,没有差距,重复(TR) /回波时间(TE) /反转时间2300 / 35/900毫秒,翻转角度9°,256×256的视野。酒后驾驶数据获得轴向与切厚4毫米没有差距,三个方向,TR / TE 5000/78毫秒,翻转90°角,视野256×256和1000年代b = /毫米2。扩散磁共振成像用于损伤量化。技师训练损伤图和神经解剖学手动划定区域B0限制扩散的图像,图像通过表观扩散系数与确认。中风病灶轮廓都是检查和证实了神经学家(A.E.H.)。
一旦病变跟踪获得(病变“面具”),我们使用一个对映异构的规范化方法规范化病变面具到标准空间。这一步是使用软件NiiStat(执行github.com/neurolabusc/NiiStat),它利用从软件包SPM软件例程(fil.ion.ucl.ac.uk / spm /)。NiiStat内部MATLAB程序,包括例程对映异构的正常化依照Nachev et al。19简而言之,对映异构的标准化允许精确的规范化标准蒙特利尔神经学研究所(MNI)空间填充的部分大脑病变幸免侧半球的数据。一旦图像归一化标准空间,然后规范化矩阵应用于损伤面具,产生病变面具在标准MNI空间。
病变对连通性的影响
连通性评估病变的影响,我们采用一种间接测量的损伤对结构的影响评估白质纤维连接,会损坏个人损伤。这种方法利用地图册的白质连接获得弥散张量成像tractography从多个个体(connectogram),从而提供一个代表典型的白质通路在正常人群。病变的图像然后覆盖到3 d地图路径相交的连通性和纤维损伤被认为是破坏。白质连接的阿特拉斯是来自DTI健康的控制,然后我们使用醉酒驾车病变覆盖在这地图来确定损伤的大片。
这种方法的主要优势是允许更详细和全面评估病变的效果不仅与坏死的面积或神经胶质过多症,而且相对于远程断开造成的病变基础上,白质损伤和破坏的纤维。在损伤量化这种更现代和彻底的方法是基于神经病学的广为人知的现象称为双价染色体分离,可以断开连接的地区通常受到损伤,因此功能失调。首页20.在其他方面的认知缺陷从中风了例子,aphasia-this越来越被认为是一个重要的决定因素的临床症状。21,- - - - - -,23
这种方法的主要缺点是,它是一种间接测量白质连接。最好,个人的连接是使用高分辨率弥散张量成像执行tractography中风幸存者可能没有同样的保存的白质纤维与健康对照组相比。尽管如此,这是一个合理的妥协,因为(1)高分辨率弥散张量成像很少有用的或可行的急性中风时期;和(2)的主要效应被调查有关大通路,在个人即使是一致的个体差异有关心血管疾病风险因素存在。
具体地说,这种方法是完成如下:(1)我们从人类的连接体采用tractogram项目包括标准的842个人数据空间(Ref);(2)纤维包括在tractogram (。fib)文件格式读入MATLAB使用修改后的版本的trk读(github.com/johncolby);(3)Desikan阿特拉斯(eTable 1,links.lww.com/WNL/B655)(Ref)包括灰质感兴趣的区域(roi)维到同一个空间tractogram;(4)规范化病变面具也维到相同的空间;(5)纤维连接每个可能的ROI Desikan图集计算,生成一个二维矩阵(正常连接体)(纤维通过或以ROI的体素作为连接,ROI);(6)纤维通过病变被认为是损伤;(7)对每个人来说,正常的连接体-纤维(及其两两连接)构造,从而生成一个2 d连接矩阵每个代表他们没有连接。同样的,对于每一个主题,生成的地图断开(正常connectogram -个人幸免connectogram)。这些步骤是使用内部执行例程用MATLAB编写的。
大片的一个例子coregistered在同一空间Desikan roi中可以看到eFigure 1 (links.lww.com/WNL/B655)。
连通性和忽视损失之间的关系
一旦计算每个参与者的连接图,我们执行connectivity-based分析评估的存在与忽视的症状。这种方法类似于先前描述的方法connectome-lesion症状映射(connectome-based lesion-symptom映射(样品形貌)),24线性模型是用来评估的线性关联强度连接(存在和纤维的数量在每个ROI-ROI连接)和连续的措施忽视。这里的主要区别是,每个参与者的ROI成对断开值(即。,正常connectogram -个人幸免连接)是使用。只有连接进行至少25%的人用于这些统计分析和关键p值(纠正多个统计比较)的数量设置为0.05 /连接的数量被测试。
数据可用性
作者记录所有数据、方法和材料进行研究。匿名数据与研究提出了将被要求提供合格的研究人员。
结果
参与者的特征
人口特征的患者和没有忽视所示表1。所示病变负载和血管危险因素表2。174名参与者,73有任何类型的忽视。如表所示,参与者忽视明显老和更大的病变负载(病灶体积占颅内的体积;表2)。然而,那些之间没有明显差异,没有忽视女性左撇子或怀有二心的比例(表1),或与血管危险因素比例糖尿病、高血压、吸烟的时候中风,或心房纤颤(表2)。
行为的结果
在174名参与者中,26(15%)只VCN, 15(9%)只SCN, 32例(18%)有两种类型的忽视。因此,73年(42%)的参与者与右半脑卒中有一个或多个类型的忽视(任何忽视)。
神经成像结果
总的来说,参与者有1604个连接,至少25%的参与者的病变。连接的数量进行所有参与者所示图2。
(A) 2 d连接矩阵显示断开连接的位置引起的病变(统计与病变位置)在所有参与者中颜色范围(范围0 - 125 +参与者)。行和列编号按照Desikan阿特拉斯(eTable 1,links.lww.com/WNL/B655)。(B, C)的位置lesion-induced断开连接在整个队列也提出了在三维大脑模板图像。边缘颜色按照有多少参与者病变涉及,通路(彩色规模68 - 125 +参与者)。
当比较忽视对那些没有忽视,患者使用扁t测试,也就是说,在患者忽视通路连接较少,我们观察到,忽视与病变有关特定连接(图3;eTable 1, eTable 2, eTable 3,links.lww.com/WNL/B655)。我们只报告联系重要多个修正Bonferroni调整后(p< 0.000031)。为了研究忽视的连接配置文件增加严重性VCN和视交叉上核,我们一分为二的差距中的错误检测到轻微错误(0 - 2)和严重错误)(3或更多。而非经典相关分析,我们利用一分为二的分析非正态偏态分布的间隙检测错误(见eFigure 1和eFigure 2)在我们的队列。扁t测试是用来确定连接配置文件在轻微和严重忽视组。之间的连接配置文件没有区别轻微和严重影响SC组。eTable 4总结显著减少连接相比,更严重的VCN VCN温和。
证据的分类
本研究二类提供证据证明具体白质束识别损伤后MRI与忽视的存在对半球中风。
讨论
打乱了白质束的作用引起的临床综合征的忽视已经一段时间了。25,26我们使用一种新方法来识别特定的结构连接,当损坏会导致特别VCN,以及任何类型的忽视或VCN和视交叉上核。
任何类型的忽视的存在(表1,图3一),按预期从之前的文学,与束连接右顶叶皮层病变,9,27,- - - - - -,29日眼窝前额皮质,9,30.和右丘脑31日,- - - - - -,33其他大脑区域主要集中在右半球。同样,大片的角色连接右颞下叶、枕、梭状皮层可能会从与视交叉上核相关病变的研究。4,7,9,- - - - - -,11低预期,然而,白质束的重要性是连接左或右内侧颞叶皮层,包括海马、杏仁核、内嗅皮层和海马旁皮质,其他大脑区域。这些领域通常涉及疾病的新的学习和回忆。Corbetta舒尔曼和25提出了忽视的临床综合征需要2赤字:一个持续的关注和一个空间特定的处理。也有可能一个赤字学习/记忆可以导致忽视的表现,尤其是在我们的临床忽视任务需要保留的指令。受损的患者,也就是说,它是合理的保留ipsilesional一边开始响应刺激(由于空间特定的偏见),然后忘记了指令,导致未能回应额外刺激取消,复制,或缺口检测。
只Viewer-centered忽视(表2,图3 b)与大片连接正确的核其他大脑区域,以及大片连接右额叶区域与其他大脑区域。对硬膜损伤的关键作用导致忽视被Karnath之前证明等。8同样,病变在右额叶区域涉及VCN离开了。9,10,34
存在两种类型的忽视(eTable 3,links.lww.com/WNL/B655;图3 c)是最密切相关的有大片连接正确的低劣和顶叶皮层大脑其他区域,以及那些连接左或右内侧颞叶皮层其他大脑区域,符合忽视右颞顶皮层的关键作用,29日,- - - - - -,32以及学习和召回机制的潜在作用。几束连接右颞下叶/大脑枕叶区域到其他地区,符合这些领域在视交叉上核的作用,4,7,9,- - - - - -,11也发现与这两种类型的忽视。
最后,VCN的严重性(eTable 4和eTable 5,links.lww.com/WNL/B655)是与土地相关的任何或两种类型的忽视,包括连接领域经常忽视在顶叶皮层和其他相关的大脑区域和大片连接内侧颞叶结构与其他大脑区域。
我们没有确定任何地方,病变与单独存在或左视交叉上核的严重性,可能是因为力量不足。其他研究显示不同的病变或区域低灌注与这些不同形式的忽视。9,10,35左视交叉上核在右半脑卒中后隔离相对少见,虽然对SCN比权利更常见VCN后左半球中风。36
小说研究结果表明病变的重要性影响白质束连接不仅导致忽视区域(如顶叶、额叶和颞叶皮层)和丘脑,但也对硬膜与其他大脑区域和双边中间的时间结构,在hemispatial忽视的临床综合征。病变涉及土地连接右壳核与其他结构导致孤立对VCN尤为重要。
优势的研究包括相对大量的参与者(174),相对同质的时间后发病,MRI和行为测试得到,而新颖的方法来识别白质束中断会导致hemispatial忽视。本研究的局限性包括少数参与者独自与视交叉上核(这可能削弱我们的能力来确定断开连接,导致这种形式的忽视),与视交叉上核15参与者可能没有足够的权力来识别提供重要的关联。其他限制包括不能完成所有4忽视测试所有的病人和缺乏扩散张量成像允许中断的直接评估白质束的病人。此外,忽视我们使用测试,虽然他们有强壮的脸有效性和广泛应用为忽视评估,建立了有限心理属性。一些错误可能是由于注意力并非由于病变本身的因素,虽然我们排除患者的意识水平降低。
尽管有其局限性,本研究支持一个大脑区域网络的一般建议,包括国际米兰,intrahemispheric白质连接,对于表现空间的关注是至关重要的任务。损伤破坏的一个或多个这些连接可能导致VCN或VCN和视交叉上核,和更大的损坏连接可能会导致更严重的VCN,急性右大脑半球中风,在恢复之前通过重组结构关系。
研究资金
这项工作是由美国国立卫生研究院(国家神经疾病和中风研究所和国家耳聋和交流障碍研究所)通过奖R01 DC05466(π:希利斯)和P50 014664 (PI: Fridriksson)。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者感谢研究参与者和美国国立卫生研究院的支持。内容是完全的责任作者和不一定代表美国国立卫生研究院的观点。
附录的作者
脚注
去首页Neurology.org/N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。
↵*Sadhvi Saxena和Zafer凯斯的贡献同样co-first作家这个工作。
这篇文章加工费由国立卫生研究院资助。
编辑、页面53
类的证据:NPub.org/coe
- 收到了2021年4月19日。
- 接受的最终形式2021年的11月2日。
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