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背景:结构神经影像学研究一直显示的模式extra-hippocampal萎缩患者左和右drug-refractory内侧颞叶癫痫(MTLE)。然而,尚不完全了解extra-hippocampal萎缩与海马萎缩。此外,左MTLE患者经常表现出更强烈的认知障碍,已报告和微妙的大脑不对称患者左MTLE与右MTLE但尚未探索的对照研究。
目的:调查之间的关系extra-hippocampal MTLE患者海马萎缩,和海马萎缩的影响的一面extra-hippocampal萎缩。
方法:分布形态测量学的分析大脑的磁共振图像进行确定区域之间的相关性extra-hippocampal灰质体积和海马灰质体积。结果36左右MTLE患者相比,从两组比较和结果与49健康对照组。
结果:与控制相比,MTLE患者表现出更强烈的相关性海马灰质体积和区域的灰质体积等位置的侧海马,双边海马旁脑回和额叶和顶叶区域。与右MTLE相比,左MTLE患者表现出更大区域的海马萎缩相关灰质损失,包括侧和侧半球,特别是影响侧海马。
结论:我们的研究结果表明,左海马萎缩相关的更大程度的extra-hippocampal萎缩。这可能有助于解释更强烈认知障碍通常在这些患者观察到。
- 脑电图,脑电图
- MRI、磁共振成像
- MTLE,内侧颞叶癫痫
- VBM,分布形态测量学
来自Altmetric.com的统计
海马硬化是最常见的基础条件drug-refractory内侧颞叶癫痫(MTLE)。1与海马硬化相关迹象,如海马萎缩和T2信号,增加可靠地检测出体内的磁共振成像(MRI)。2最近,体积等手工形态测量学和核磁共振分析分布形态测量学(VBM)显示萎缩不仅MTLE涉及海马硬化的患者也周围extra-hippocampal和extra-temporal结构。相当大的萎缩已被证明,但需在患侧颞叶等地区,3丘脑,4 -6小脑7,8扣带皮层。8
尽管extra-hippocampal萎缩的模式显然是同侧和对侧的类似半球患者左和右MTLE,8是临床上怀疑患者左MTLE可能表现出更强烈的和普遍的萎缩。例如,在术前神经心理评估,左MTLE患者经常表现出更深刻的比右MTLE患者认知障碍。患者左MTLE显示任务组成的显著性能降低口头记忆,记忆和延迟回忆。9尽管如此,患者左MTLE赤字可能比右MTLE患者更显著,因为认知评估更注重语言测试。此外,视觉空间的赤字可以通过语言补偿策略,因此掩盖了真正的赤字强度MTLE患者的权利。因此不清楚患者神经损害更为严重和普遍离开MTLE还是左派和右派MTLE本质上是同等条件下,反映。目前还不清楚是否存在language-dominant半球与海马硬化的不同模式的脑损伤和extra-hippocampal灰质的损失。
很少有研究专门讨论这个问题。例如,整个大脑使用VBM的形态测量学研究表明,灰色的物质损失是不同的患者右MTLE和左MTLE,当这些组织与控制。4 -8然而,目前尚不清楚这是否表明不同的病理,或产生影响的统计能力。例如,同质性的变化在一些研究数据或样本大小4,6 -8可以解释观察到的差异。
在这项研究中,我们旨在调查左右MTLE是否明显不同的模式和强度方面extra-hippocampal萎缩。我们进行了横断面研究调查的统计差异左右MTLE灰质体积萎缩。目前很难预测左和右MTLE是否与不同模式的合成萎缩有关,还是区域萎缩的发展不同的两组之间。因此,我们的目的是评估,通过使用一个横断面设计、extra-hippocampal灰质减少的相关性与海马萎缩有关。使用这种方法,我们研究了区域灰质的变化是否依赖海马萎缩,以及是否这个模式是不同的两组。癫痫的持续时间的影响也被探索。我们提出离开MTLE患者会表现出更深刻、广泛的extra-hippocampal萎缩,与海马萎缩。
方法
参与者
患者,连续36 drug-refractory MTLE参加这个研究(13人,意味着(标准偏差(SD)) 35岁(8.9)年,范围17-54年)。癫痫诊所的病人被称为坎皮纳斯州立大学坎皮纳斯,圣保罗,巴西,在那里,他们诊断的基础上全面神经系统评估,包括病史、神经系统检查、发作脑电图(EEG)和长时间video-EEG监控。MTLE的诊断是基于国际抗癫痫联盟标准,10和癫痫临床的横向数据的组合显示神经系统检查,出现癫痫的发作和长时间的脑电图记录。数据从临床和电生理评估整合了所有的病人,都表现出只有单方面的癫痫发作。患者也进行了常规MRI,这进一步证实了一侧MTLE:所有患者呈现单边海马萎缩,身体的同侧的癫痫起源的一侧,证实了高级神经和神经放射。只有连续均匀的临床患者的概要文件,drug-refractory MTLE由于单侧海马硬化,整合单侧发病的扣押是包括在这项研究中。,19个病人已经离开MTLE MTLE和17个。
患者评估对半球的爱丁堡偏手性库存11结合听觉歧视和两耳分听测试。12总共18 19离开MTLE患者,患者和16 17对MTLE右手。左撇子患者左MTLE表现出语言的左半球优势。左旋右MTLE患者表现出一种双边半球语言。综上所述,我们的样品是由一个伟大的大多数,如果不是全部的话)患者左半球优势。
癫痫的持续时间取决于面试病人和至少一个亲戚住在密切接触病人发作开始时。癫痫发作的时间估计从最初的日期复杂部分发作。症状的时间范围从10到49年(平均(SD) 28.7(9.3)年)。所有患者签署书面知情同意制度审查委员会批准的坎皮纳斯州立大学,巴西,核磁共振成像扫描。我们也获得了核磁共振扫描从49神经健康人(18人,意味着(SD)(8) 31岁,范围20年)。我们发现年龄无显著差异(F2,84= 2.3;p = 0.11)或性(耶茨的χ2df1 = 0.03;p = 0.86)之间的分布控制和MTLE患者。
神经影像:数据预处理
所有参与者接受了核磁共振扫描2 t扫描仪(以色列海法Elscint声望)。t1影像(TR = 22女士,女士TE = 9,翻转角度= 35°,矩阵= 256×220,视野= 25×22厘米,矢状收购)与各向同性体素1毫米或1.5×0.97×0.97毫米。生DICOM格式图像转换成分析格式使用MRIcro软件(www.mricro.com)13。使用内置的图像预处理程序软件包SPM2 (http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm),根据一个“优化”VBM协议。图像正常化,旨在传递每个人大脑的大小和形状标准立体定位空间。正常化进行使用12个线性和7×8×7非线性基函数;此外,大脑面具被用来确保符合基于大脑的形状而不是周围的头皮。空间正常图像维各向同性体素1.5毫米大小,然后提交给组织分割使用SPM2内置的“优化VBM”例程,它估计每个体素的灰质密度的概率。克服人工大脑结构的变形在正常化,我们调制估计集中组织分割图像中基于选择的空间变形在正常化,14保留的灰质数量同时确保一个好的空间对齐。最后,正常化灰质分段地图与10毫米各向同性高斯卷积内核过滤器来减少个人间变异性沟和脑回,并减少假阳性结果。15这种平滑了图像更多的正态分布,并允许voxelwise分析。
神经影像:统计分析
统计分析进行正常化、调制和平滑的概率地图分割灰质。不同形式的统计分析,利用一般线性模型范例实现SPM2。所有分析估计的概率由体素主要影响体素,其次是统计阈值的修正多重比较的影响。5%的错误发现率统计采用阈值控制为多个比较。16VBM的上下文中,错误发现率0.05意味着大约100像素点确定为重要的其实是假警报。
统计分析包括以下。
1。评估的大脑区域网络的灰质体积与海马灰质相对应。的密度从海马体侧海马提取灰质MTLE患者癫痫发作的焦点。感兴趣的海马区域设置,修改的,根据解剖自动贴标免费(http://www.cyceron.fr/freeware/)。海马区域的灰质密度使用软件包Marsbar提取感兴趣的,17出口,然后为每个病人作为协变量在整个大脑voxelwise简单的回归。
2。比较患者和控制之间的海马连接网络。区域的灰质的调查与海马相关灰质可以在MTLE建议网络同步萎缩。18然而,灰质之间的相关性和海马的大脑区域的灰质也可能存在于正常人。因此,我们研究了区域灰质与海马灰质在正常参与者,使用上述技术MTLE患者。随后,我们使用多元回归分析研究左或右MTLE患者是否会表现出不同的模式的灰质区域灰质的变异与海马相关灰质,暗示MTLE同步萎缩。我们调查是否与海马相关灰质在病人比对照组更强烈。使用的对比研究相关性在左MTLE >相关控制和相关权利MTLE >相关控制。
3所示。同步在左MTLE与右MTLE萎缩。使用多个回归与海马灰质强度预测,我们研究了灰质的模式之间的差异变化与海马萎缩患者左MTLE相比之下,那些右MTLE。对比研究了相关性对MTLE >相关控制在对MTLE > >相关相关控制。
4所示。癫痫的持续时间对同步的影响在左MTLE与右MTLE萎缩。灰质变化之间的差异与海马萎缩患者的左和右MTLE使用多元回归进行调查,共变症状随着时间的影响。对比使用类似于一个用于调查在左MTLE与右MTLE同步萎缩,与癫痫持续时间作为协变量用于多个回归。
使用SPM2上述分析。我们没有使用总平均比例,但是我们使用比例阈值屏蔽(设置为0.8)和大脑屏蔽。
立体定位坐标转换为Talairach坐标和解剖名称使用Talairach守护程序客户端(http://ric.uthscsa.edu/projects/talairachdaemon.html)。
结果
评估的大脑区域网络的灰质体积与海马灰质相对应
各种结构MTLE显示患者的大脑区域的灰质和灰质密度之间的相关性从海马萎缩。当然,海马体侧海马硬化是最强的区域相关性。地区如侧海马、海马旁脑回和insulae,都与海马灰质密切相关。此外,灰质体积的颞isocortex,壳核、钩、小脑、下丘脑、顶叶和额叶也与海马相关灰质密度。表1和图1概述这些结果。
与海马灰质区域灰质的相关性。前两列表示与海马萎缩相关灰质在内侧颞叶癫痫患者。侧大脑半球的右侧所示强调弄(十字准线海马区)。右边的两列显示区域相关控制。统计地图切片代表z分数,检验统计量的指数加权积分是覆盖在平滑皮质呈现。
比较患者和控制之间的海马连接网络
左派和右派的患者MTLE展示区域灰质的模式变化与海马相关灰质,明显表现出不同的模式的控制。更具体地说,左MTLE患者表现出显著协会灰质侧海马的体积,双边旁海马脑回,双边楔前叶,身体的同侧的脑岛,双边额叶和顶叶区域,同侧枕叶区域和侧梭状回。与控制相比,患者对MTLE灰质协会在位置等方面表现出显著的侧硬膜,同侧和对侧颞isocortex双边楔片和楔前叶,侧海马,双边旁海马皮层,侧尾状,侧扣带回、双边额叶区域,侧顶叶区域和侧枕叶区域。表2和图2总结这些结果。
差异在相关区域的灰质萎缩海马灰质。统计地图voxelwise表示z分数的相关性更强的地方右内侧颞叶癫痫患者(MTLE)和控制(左上象限,矢状切片和相应的代表四冠状切片);患者左MTLE与控制(左下象限),患者右MTLE相比之下,左MTLE(右上象限)和患者左MTLE与右MTLE(右下象限)。
同步在左MTLE与右MTLE萎缩
比较对比的病人和对照组之间的相关性,左MTLE患者表现出明显不同的模式区域灰质损失与海马相关灰质,MTLE相比,那些权利。
左MTLE患者表现出更重要的协会与海马灰质损失在侧半球壳核、海马、颞上回、额下回。同侧海马萎缩,半球在更强烈的相关性观察梭状回、额上回、顶叶小叶,楔片,枕中回,中央前回、扣带回和下丘脑。
对MTLE患者表现出更强烈的相关性侧壳核和海马旁回,侧颞中回,中央前回、颞上回、额下回、supramarginal回。表3和图2总结这些结果。
总的来说,如图2所示,左MTLE患者显著变化的地区面积远远大于MTLE患者的权利。因此,左MTLE可能比右MTLE与更广泛的变化。
癫痫的持续时间对同步的影响在左MTLE与右MTLE萎缩
我们没有发现癫痫患者之间的平均持续时间差异左和右MTLE (t (34) = 1.6;p = 0.11)。
在难治性癫痫的持续时间的影响排除在外,左MTLE表现激烈同步萎缩患者侧硬膜和颞回与右MTLE组相比(表4、图3)。
领域相关的海马灰质萎缩更强烈左内侧颞叶癫痫患者(MTLE)与右MTLE组相比,当癫痫持续时间的影响排除在外。重要的地区,仅位于侧半球,显示覆盖在“玻璃大脑”模板。同侧海马萎缩半球大脑的右半球是玻璃模板。
讨论
临床证据表明,单边MTLE耐火材料根据不同的海马萎缩和癫痫发作。然而,目前尚不清楚是否左右MTLE不同对神经元损失的强度和模式。本文中概述的研究成果表明,左派和右派MTLE与独特和不同的模式同步extra-hippocampal萎缩的海马萎缩。左MTLE患者表现出更强烈和普遍比右MTLE神经元损害。
在先前的研究中,Duzel等18观察到患者MTLE表现出强烈的灰质体积的相关性与海马灰质边缘系统,建议一个大型网络的破坏。我们已经证实了这些发现,但我们也提出,相关的海马灰质边缘灰质所展示的健康的人。因此,评估参与者MTLE和控制之间的差异可以区分网络连接的萎缩。在本文中,我们提取的海马体的灰质密度。这可能是一个更敏感的方法来评估个人的灰质在海马体中,相比之下,Duzel所使用的海马体积等。因此,我们能够发现一个强烈协会的灰质边缘系统与海马体的海马灰质。然而,海马连接的模式,建议由extra-hippocampal灰质变异与海马相关灰质变异,不同患者MTLE与控制。MTLE患者表现出更强烈的联系区域的灰质边缘系统,确凿的假设连接网络的萎缩。
本文的结果也支持实证认为左MTLE与更大程度的症状严重程度相关。例如,患者有神经心理性能差异左右MTLE,但迄今为止,几乎没有证据表明两组之间的生理差异。此外,认知表现差异的组织也可能因此不同剖面的赤字是每组的特征。内侧颞叶的功能是高度的横向,19material-specific记忆的经典模型预测,病变在左侧海马系统损害非文字记忆,20 -22而正确的海马系统影响视觉记忆。23日,24MTLE,患者的海马病理之间的关系和分类记忆功能障碍被认为是更强烈的左海马萎缩患者比那些对海马萎缩。9日,25 -31日患者左MTLE不仅表现在记忆任务的语言障碍领域也对任务执行贫穷与通用内存有关。9然而,它是可能的,MTLE赤字更重要,因为基于认知能力评估在很大程度上依赖于语言的任务。因此,一个孤立的神经心理学分析数据可能不足以得出这样的结论:患者左MTLE本质上比那些对MTLE受损。
额外的证据之间的差异左右MTLE也来自术前评估和手术结果。樱桃酒等32期间观察到intracarotid异戊巴比妥的测试,用来评估半球内存容量,大多数病人显示更好的记忆力与注射侧海马萎缩(预期不对称),但大量少数显示更好的记忆力与侧注入(意想不到的不对称)。有趣的是,尽管更多的患者左MTLE显示意想不到的不对称,意想不到的不对称不离开MTLE患者与糟糕的表现。反过来,对MTLE患者不太可能出现意想不到的不对称,但这是一个危险的标志手术结果不佳。这些结果可能表明左MTLE患者更有可能表现出更强烈和双边内侧颞叶的妥协,因此正确的内侧颞叶的暂时麻醉不会导致更大的内存性能方面的差异。同样,由于颞叶的功能已经毫无抵抗力,意想不到的不对称是左MTLE不是预测更糟的结果。相反,对MTLE可能是不太可能与两国妥协。
大量的研究中,使用手工形态测量学2,3或VBM,5 -8日,33已经证明,左和右MTLE显示对称模式extra-hippocampal atrophy-that,损伤侧叶的模式在两组相似。神经损伤患者通常涉及海马体,内侧颞和边缘叶,花托和尾状核,小脑,额叶和枕叶区域。这些研究也指出,尽管整体对称,萎缩的强度和地区分布不完全相同的左和右MTLE。通常,患者离开MTLE显示更多区域的灰质减少与控制相比,比那些MTLE。例如,一项研究发现,侧脑岛和侧枕叶只在患者离开MTLE萎缩。7从我们的团队在之前的研究中,我们观察到只剩下患者MTLE显示同侧额叶萎缩的盖,岛叶、额下回、的额上沟。8
一个开创性的研究还观察到,只剩下患者MTLE显示减少枕中回,角形脑回,壁内的沟和intraoccipital沟,更多的双边额萎缩。5他们也观察到患者左和右MTLE显示丘脑灰质和持续时间的相关性癫痫,但左MTLE患者也表现出相关灰质的额上回中央前回、、癫痫和时间。
尽管这些研究暗示的可能性之间的差异在左和右MTLE萎缩,实际上没有人进行调查统计分析这些差异。重要的是要注意,观察到的差异可能是由不同的统计力量,而不是内在的地区差异在左或右MTLE灰质损失。例如,在这些研究中,当所有的病人都组合在一起(没有翻边),许多结构与癫痫的时间没有显著相关显著,如扣带回和额中回,等等。5很难确定哪一方会在这些区域萎缩,如果其他网站没有显示为重要,因为缺乏力量。海马体积最近的一项研究表明,患者对MTLE可能表现出更强烈的同侧和对侧海马之间的相关性。34然而,两者之间的显著相关性海马是没有显示的两组病人的总和。此外,组患者比从本文的研究更均匀,对严格的单边病理学和药物的耐火性。
在本文中,我们建议的海马萎缩相关区域的位置extra-hippocampal灰质失:左MTLE患者表现出更广泛和强烈的灰质与海马萎缩失去同步,具体包括对侧海马。这些发现可能的解释包括(i)癫痫源自能导致更多的优势半球excitotoxic损坏或(ii)占主导地位的半球,这可能是更强烈的连接到大脑的休息,因此海马体神经元损失可能会导致神经元损失更多的远程站点的传入神经阻滞。
我们组最近表明,癫痫是时间与神经元损伤的位置和程度显著相关MTLE患者。35患者左和右MTLE包含在本文没有对癫痫的持续时间不同,我们也观察到的差异的模式同步灰质萎缩患者的海马萎缩相关左派和右派MTLE独立的癫痫。尽管共变时间的症状分析可能会掩盖一些效果,双侧壳核和颞中回更萎缩患者MTLE离开了。这表明左MTLE结构不同于右MTLE,至少在一定程度上独立于癫痫的持续时间。
目前还不清楚到什么程度更广泛的神经元丧失患者左MTLE是癫痫的影响的结果源于优势半球,一边对癫痫发作或传入神经阻滞更强烈language-dominant海马连接。纵向研究独立考虑的影响发作的负担在这些患者可能有助于我们理解不同变量与神经元有关患者的左和右MTLE损失。
引用
脚注
网上发布的第一个2006年9月29日
利益冲突:没有宣布。