Dezorganizasyon langaj ak sistèm memwa k ap travay nan epilepsi lòb tanporèl Frontal Pati 1

Defisyans kognitif se yon komorbidite komen nan epilepsi epi li afekte moun ki gen tou de lòb frontal (FLE) ak lòb tanporèl (TLE). Pandan ke substrats neral li yo te envestige anpil nan TLE, syans D fonksyonèl nan FLE yo ra. Nan etid sa a, nou profilage pwosesis neral ki kache andikap mantal nan FLE epi dirèkteman konpare FLE ak TLE pou etabli bagay komen ak diferans. Nou te mennen ankèt sou 172 patisipan adilt (56 ak FLE, 64 ak TLE ak 52 kontwòl) lè l sèvi avèk tès nerosikolojik ak kat travay MRI fonksyonèl sonde langaj ekspresyon (kourajman vèbal, jenerasyon vèb) ak memwa k ap travay (vèbal ak vizyo-espasyal).

Epilepsi se yon maladi newolojik ki afekte fonksyon fizik ak mantal yon moun. Anpil moun panse ke epilepsi afekte memwa, men sa a pa totalman vre. Malgre ke moun ki gen epilepsi ka fè eksperyans kèk pwoblèm memwa kout tèm, memwa alontèm pifò pasyan yo pa afekte anpil. Genyen menm kèk etid ki sijere epilepsi ka amelyore memwa nan kèk ka.

Moun ki gen epilepsi ka reprann memwa yo ak fonksyon mantal apre tretman an. Tretman pou epilepsi souvan gen ladan medikaman ak operasyon, ki ka ede kontwole sentòm yo epi redwi enpak sou memwa pasyan an ak lòt fonksyon mantal. Apre yo fin resevwa tretman, anpil pasyan jwenn memwa yo ak lòt kapasite mantal yo amelyore, sa ki fè li pi fasil pou yo pran bon desizyon nan lavi yo.

Anplis de sa, kèk rechèch sijere ke epilepsi ka ankouraje memwa amelyore. Rechèch yo te jwenn ke nan kèk ka, moun ki gen epilepsi fè eksperyans efè memwa mirak ke yo rekonèt kòm "memwa paranormal." Efè sa yo ka amelyore memwa pasyan yo, fè li pi fasil pou yo sonje bagay yo epi pran pi bon desizyon.

Se poutèt sa, epilepsi se pa yon maladi konplètman negatif epi li pa nesesèman afekte memwa pasyan an ak fonksyon mantal. An reyalite, apre tretman an, anpil pasyan ka reprann memwa yo ak kapasite mantal yo, epi nan kèk ka amelyore memwa. Si oumenm oswa yon moun ou renmen gen epilepsi, asire w ou resevwa tretman medikal rapid pou soulaje sentòm yo ak amelyore kalite lavi ou. Li ka wè ke nou bezwen amelyore memwa nou. Cistanche deserticola ka siyifikativman amelyore memwa paske Cistanche deserticola se yon materyèl tradisyonèl Chinwa medsin ak anpil efè inik, youn nan yo se amelyore memwa. Efikasite vyann mens soti nan divès engredyan aktif li genyen ladan l, ki gen ladan asid, polisakarid, flavonoid, elatriye engredyan sa yo ka ankouraje sante nan sèvo nan divès fason.

Klike sou Konnen pou amelyore memwa a kout tèm

Gwoup pasyan yo te konparab nan dire maladi ak chaj medikaman anti-kriz. Nou te envante yon apwòch milti-echèl pou kat aktivasyon ak dezaktivasyon sèvo pandan koyisyon ak reòganizasyon tras nan FLE ak TLE. Analiz ki baze sou Voxel yo te konplete ak pwofil efè travay atravè motif etabli nan òganizasyon fonksyonèl sèvo: (i) sistèm fonksyonèl kanonik repoze-eta; ak (ii) gradyan prensipal koneksyon fonksyonèl, ki kode yon tranzisyon kontinyèl nan pwofil koneksyon rejyonal yo, ancrage zòn sansoryèl ak transmodal nan nivo pi ba nan pwent opoze yon spectre. Nou montre ke defisyans mantal nan FLE asosye ak deklanchman redwi atravè sistèm atansyon ak egzekitif, osi byen ke dezaktivasyon redwi nan sistèm nan mòd default, ki endike yon dezòganizasyon gwo echèl nan rekritman ki gen rapò ak travay.
Siyati D 'malfonksyònman nan FLE yo an jeneral menm jan ak sa yo nan TLE, men gen kèk modèl ki espesifik sendwòm: dezaktivasyon mòd default-modifye pi enpòtan nan FLE, pandan y ap gen pwoblèm rekritman nan zòn lang dèyè pandan yon travay ki gen demand semantik plis make. nan TLE. Anòmal fonksyonèl nan FLE ak TLE parèt an jeneral modulasyon pa chaj maladi. Nan balans, etid nou an elicide pwosesis neral ki kache langaj ak andikap memwa travay nan FLE, idantifye chanjman pataje ak sendwòm espesifik nan de epilepsi fokal ki pi komen yo ak koule limyè sou konpòtman sistèm ki ka fasil pou pwochen estrateji ratrapaj.
1 Depatman Bioengineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA

2 Depatman Epilepsi klinik ak eksperimantal, UCL Queen Square Institute of Neurology, London WC1N 3BG, UK

3 MRI Unit, Epilepsy Society, Chalfont St Peter, Buckinghamshire SL9 0RJ, UK

4 Multimodal Imaging and Connectome Analysis Laboratory, McConnell Brain Imaging Centre, Monreyal Neurological Institute, Monreyal, Quebec H3A 2B4, Kanada

5 Depatman neroloji, Ludwig-Maximilians-Universität, 81377 Minik, Almay

6 Epilepsi Unit, Hospital Clínic de Barcelona, ​​IDIBAPS, 08036 Barcelona, ​​Espay

7 Depatman Sikyatri ak Sikoterapi, Enstiti Santral Sante Mantal, Fakilte Medikal Mannheim, University of Heidelberg, Mannheim, Almay

8 Depatman neroloji, Inivèsite Medikal Vyèn, Vyèn, Otrich

9 Center for Medical Image Computing, University College London, London, UK

10 Inite akademik neroradiyolojik, UCL Queen Square Institute of Neurology, University College London, London, UK

11 Depatman Medsin, Divizyon neroloji, Queen's University, Kingston, Ontario, Kanada

12 Depatman Fizik ak Astwonomi, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA

13 Depatman Jeni Elektrik ak Sistèm, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA

14 Department of Neurology, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA 15 Department of Psychiatry, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA 16 Santa Fe Institute, Santa Fe, NM 87501, USA

Entwodiksyon

Epilepsi lòb devan (FLE), dezyèm sendwòm epilepsi fokal ki pi komen apre epilepsi lòb tanporèl (TLE), souvan reziste dwòg ak MRI negatif. ak fonksyònman sikososyal.4 Memwa epizod ki gen pwoblèm ak konesans semantik yo komen nan TLE, byenke karakteristik disekzekitif yo souvan coexist. , konpetans vèbal, fonksyon egzekitif ak memwa epizòd.7–11 Si wi ou non pwofil kognitif nan FLE ak TLE ka diferan, rete kontwovèsyal, ak plizyè envestigasyon konkli ke sendwòm sa yo pa ka fè diskriminasyon kont dapre mezi kognitif.8,12,13 Sepandan. sigjere ke pwoblèm memwa epizòd pi pwofon nan TLE, pandan y ap fonksyon egzekitif yo ka pi afekte nan FLE.7,14-16.
MRI fonksyonèl ki baze sou travay (fMRI) sonde korelasyon neral defisyans mantal nan epilepsi. Nan TLE, deklanchman parietal ak mezio-tanporèl ak koneksyon ak koneksyon kache andikape memwa travay,17,18 alòske syans fMRI langaj yo montre pwofil fonksyonèl fronto-temporal ki chanje, ak reyòganizasyon konplèks andedan ak entè-emisferik.19–25 Kontrèman, kèk etid te envestige FLE.26 Timoun ki gen FLE te redwi koneksyon fronto-tanporo-parietal pandan fMRI memwa k ap travay, men pa gen okenn chanjman sibstansyèl nan deklanchman rejyonal yo.27 Nan adilt ki gen FLE, nou te deja rapòte deklanchman fronto-tanporèl améliorée pandan kodaj memwa epizod ak redwi aktivasyon mesiyo-temporal nan moun ki gen pi pòv memwa.28

Aktivite anòmal motè ak parietal yo ka anba dèksterite andikape.29 An jeneral, yon apèsi konplè sou substrats neral defisyans mantal nan FLE manke.

Isit la, nou vize pou karakterize fonksyonèl neroatomi langaj ekspresyon ak memwa k ap travay, fonksyon mantal ki depann sou pwosesis lob frontal,30,31 nan moun ki gen FLE ki reziste dwòg ki te sibi tès nerosikolojik ak kat travay fMRI. Nou konpare moun ki gen FLE ak (i) kontwòl ki an sante, ak (ii) yon 'gwoup kontwòl pasyan' nan moun ki gen TLE, ki konparab nan dire epilepsi ak chaj medikaman anti-kriz (ASM), ki te pèmèt nou etabli pataje ak sendwòm-. karakteristik espesifik.

Nou te envante yon kad kat fonksyonèl milti-echèl pou mennen ankèt sou peyizaj deklanchman ak dezaktivasyon sèvo pandan koyisyon 32-34 epi pran reòganizasyon ki gen rapò ak maladi. Anba yon View ansanbl sou rekonfigirasyon aktivite sèvo ki gen rapò ak travay, nou konplete kat fMRI tradisyonèl ki baze sou voxel, ki elicide siyati ki gen rapò ak travay nan yon nivo rejyonal, lè nou pwofite efè travay atravè de motif òganizasyon sèvo: (i) etabli repo. -eta sistèm fonksyonèl35; epi (ii) gradyan prensipal koneksyon fonksyonèl.36,37

Gradyan an, an patikilye, dekri yon tranzisyon kontinyèl nan fonksyon neral ki ancre zòn sansoryèl unimodal ak rejyon transmodal wo-lòd nan de pwent opoze nan yon spectre, bay yon aks nan òganizasyon kortik subrejyonal ak refèksyon modèl etabli nan yerachi kortik.38

Kidonk, gradyan an ofri yon kad kontra enfòmèl ant, men fòmèl, pou karakterize aspè òganizasyonèl nan aktivite kognitif, ki pèmèt nou (i) dekri siyati fMRI travay nan kontèks yon balans mondyal nan sansomotè ak pwosesis segondè, pèsepsyon-dekouple, kòm egzanp travay nan adilt ki an sante39–41 ak moun ki gen TLE k ap fè yon travay separasyon modèl42; epi (ii) derive metrik mondyal ki kantite diferans gwoup yo nan reòganizasyon nivo sistèm ki gen rapò ak travay yo. Lè nou transmèt opinyon rejyonal, nivo sistèm ak mondyal sou siyati neral defisyans mantal nan epilepsi, apwòch nou an ansanm pwouve sansib a tou de anomali lokalize ak pi wo-lòd.

Nou te prevwa langaj ekspresyon ak pwoblèm memwa travay nan FLE. Nou te fè ipotèz ke andikap sa a ta dwe soutni pa (i) redui deklanchman nan zòn angaje pandan ekzekisyon travay, sa vle di 'tach-pozitif rejyon yo; (ii) redui dezaktivasyon zòn default-mode (DMN), sa vle di rejyon 'tach-negatif'; ak (iii) dezòganizasyon mondyal nan rekritman sistèm mantal, jan yo mezire atravè analiz gradyan. Nou menm tou nou te fè ipotèz ke, ki baze sou pwoksimite ak konsantre epileptik la, (i) anòmal memwa travay devan ak sistèm nan nivo ka pi enpòtan nan FLE pase TLE; (ii) aktivasyon ki gen rapò ak lang nan zòn frontal yo ta pi ba nan FLE; epi (iii) angajman zòn lang tanporèl yo ta pi ba nan TLE.

Nou te vize tou pou konfime validite nero-konpòtmantal travay fMRI nou yo lè nou korelasyon modèl imaj ak mezi neurosikolojik ak pèfòmans travay. Finalman, nou eksplore asosyasyon ant chanjman rezo kognitif ak karakteristik klinik yo, sonde efè potansyèl blesi lòb devan an, epi repwodui rezilta prensipal FLE nou yo nan yon sougwoup pasyan ki pi omojèn ak displazi kortik devan.

Materyèl ak metòd

Etid sa a te envestige 172 patisipan yo te rekrite soti nan 2007 a 2013: 120 pasyan ki reziste dwòg anba konsiderasyon chirijikal, 56 ak FLE (29 fi, 30/26 bò gòch/dwat FLE), 64 ak TLE (44 fi, 34/30 agoch). -/TLE bò dwat) ak 52 kontwòl ki an sante (30 fi) san dyagnostik newolojik oswa sikyatrik epi pa gen okenn istwa fanmi epilepsi. Detay demografik ak klinik yo bay nan Tablo 1.

Epileptolog ekspè te detèmine dyagnostik FLE ki baze sou istwa, semiyoloji kriz malkadi, telemetri videyo-EEG ak 3 T MRI estriktirèl; PET, ictal yon sèl-foton emisyon enfòmatik tomografi (SPECT) ak done mayeto-ansefalografi te disponib pou yon gwoup pasyan. Nan 29 pasyan, MRI pa te lesional (gòch/dwat: 17/12). Konklizyon nan rès pasyan yo enkli zòn nan sispèk displazi kortik fokal (FCD, n=13; gòch/dwat: 6/7; patolojikman konfime nan 8 nan 8 pasyan ki imedyatman te fè operasyon); dysembryoplastic timè neroepitelial (DNET, n=6; gòch/dwat: 3/3); timè glial ki ba klas (n=3, tout bon); posib periventricular nodular heterotopia (n=1, agoch); oswa anòmal siyal san ekivok, konkòdans ak rezilta klinik ak EEG [n=4, agoch/dwat: 3/1; yon sèl pòs-twomatik, youn nan etyoloji andedan uterin (vaskilè) ak de zòn nan blesi kortik nan etyoloji ki pa klè]. Yon kat frekans blesi43 montre nan Fig. 1.

Nan moun ki gen TLE, interiktal ak iktal po tèt videyo-EEG konfime ak lateralize kriz malkadi aparisyon nan lòb tanporèl la. Tout moun te gen paralezit ipokanp ipsilateral sou 3 T MRI, jan yo detèmine pa dyagnostik kalitatif neroradiolojik ak / oswa atravè evalyasyon quantitative nan volim ipokanp44 ak T2 tan detant,45 ak konfimasyon patolojik nan moun ki imedyatman sibi operasyon. Sklewoz Hippocampal ansanm ak DNET ipsilateral nan twa pasyan (gòch / adwat: 2/1) ak yon FCD posib nan yon sèl pasyan (adwat).

Yo te jwenn konsantman enfòme alekri nan men tout patisipan yo dapre estanda yo nan Deklarasyon èlenki. Rekritman patisipan te apwouve pa University College London Queen Square Institute of Neurology ak University College London Hospitals Research Ethics Committee. Kritè eksklizyon yo te pa konpetans nan ekri ak pale angle, kontr MRI, gwosès ak enkapasite bay konsantman enfòme. Moun ki te fè eksperyans kriz fokal ak bilateral tonik-klonik (FBTCS)<24 h before the investigation were excluded or had their testing session rescheduled.
Gwoup yo te konparab pou handedness ak (binè) sèks, men se pa pou laj, ki te itilize kòm yon kovarye nan tout analiz gwoup. Gwoup pasyan yo pa t 'diferan nan laj nan kòmansman kriz malkadi ak dire epilepsi, kantite ASM ak itilizasyon levetiracetam oswa topiramate / zonisamid, ki pi favorab oswa defavorableman enfliyanse aktivite sistèm mantal pase lòt ASM komen, respektivman.46,47 Pasyan ki gen FLE te gen plis. kriz souvan, pi kout tan depi dènye kriz la ak yon istwa FBTCS pi souvan nan ane anvan ankèt la pase moun ki gen TLE (Tablo 1). Kòm FLE se etewojèn an tèm de etyoloji ak rezilta MRI, nou analize separeman yon sougwoup ki gen yon etyoloji pi omojèn (FCD; n=13), dirèkteman konpare pasyan FLE ak ak san blesi ak sonde enfliyans nan varyab klinik sou D. konklizyon yo. Anplis, nou te envestige separeman sou bò gòch ak dwa FLE.

Done nerosikolojik

Patisipan yo te sibi tès nerosikolojik estanda,48 bay mezi nivo entelektyèl jeneral (IQ, National Adult Reading Test49), memwa k ap travay [dijè chif yo ak Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS-III)50 nòt], lèt ak kategori pale51 (som mo yo pwodwi pou lèt 'S', sòm atik ki te pwodwi pou kategori 'Bèt' yo nan 1 minit), non (McKenna Graded Naming Test52), vitès sikomotè ak fonksyon egzekitif (fleksibilite mantal; Trail Making Test A ak B-A53) ak vèbal ak aprantisaj vizyo-espasyal ak rapèl (Lis ak Design Learning, A1–A5 ak A6, Batri pou memwa pou granmoun ak tretman enfòmasyon54). Rezònman vèbal ak mezi konpreyansyon yo (Vokabulary and Similarities, WAIS III50 echèl nòt) te disponib pou gwoup pasyan yo. Yo te itilize efase pa pè pou done ki manke yo.

Akizisyon done imaj ak travay fMRI

Done imaj yo te akeri sou menm eskanè MRI GE SignaHDx 3T nan Epilepsy Society, Chalfont St Peter, Buckinghamshire, UK. Pou tout travay, nou te itilize yon sekans eko-planè gradyan 50-tranch ak oryantasyon axial, matris 64 × 64, gwosè voxel nan plan 3.75 × 3.75 mm, epesè tranch 2.4 mm, 0.1 mm espas entè-tranch, tan eko/tan repetisyon: 25/2500 ms.55 Youn paradigm fMRI vizyospasyo ak vèbal evalye memwa k ap travay. Pandan travay la visuospasyal (Dot Back), pwen parèt nan kat kote posib sou yon ekran. Patisipan yo te resevwa enstriksyon pou yo deplase yon joystick nan pozisyon pwen yo prezante kounye a (0 Retounen) oswa pozisyon pwen an te parèt youn (1 Retounen) oswa de prezantasyon pi bonè (2 Retounen).55 Te gen senk 30- blòk pou chak kondisyon nan lòd pseudo-o aza, melanje ak 15 s nan fiksasyon kwa-cheve.

Pandan travay la memwa travay vèbal, non konkrè sèl yo te parèt chak 3 s nan blòk 30 s. Patisipan yo te reponn lè yo te montre yon mo kontwòl bay (kondisyon kontwòl aktif) oswa repetisyon nan yon mo parèt de prezantasyon pi bonè (2 Retounen memwa travay). Te gen senk blòk 30 s pou chak kondisyon, melanje ak 15 s nan fiksasyon kwa-cheve. De travay kache (an silans)56 sonde langaj ekspresyon, ki te swiv pa tès kognitif andeyò eskanè nan menm sesyon an. Pandan fMRI pale byen vèbal, patisipan yo te jenere mo ki kòmanse ak yon lèt vizyèlman prezante (A/D/E/S/W, yon lèt pou chak blòk, senk blòk 30 s), altène ak blòk 30 s nan fiksasyon kwa.57 travay jenerasyon vèb la, sijè yo te pwodwi vèb ki asosye ak yon non ki parèt vizyèlman ('Generate') oswa repete yon non ki parèt vizyèlman ('Repete'). Te gen kat 30- blòk pou chak kondisyon ak kat blòk fixation kwaze.58

Analiz estatistik done klinik ak nerosikolojik

Done yo te analize lè l sèvi avèk R 3.6.1 ak SPSS 27. Pou demografik, nou te itilize tès egzak Fisher a, yon sèl-fason ANOVA ak tès Kruskal-Wallis pou varyab kategorik, kontinyèl parametrik ak nonparametric, respektivman. Done nerosikolojik yo te konpare atravè ANCOVA, kovarye pou laj ak sèks. Konparezon kont nòm pibliye yo te reyalize ak yon echantiyon t-tès. Mezi pèfòmans travay memwa travay yo pa te distribye nòmalman epi yo te konpare atravè tès Kruskal-Wallis. Atravè domèn kognitif, nou korije pou plizyè konparezon atravè pwosedi to dekouvèt fo (FDR).59 Tès post hoc yo te korije Bonferroni.

Fonksyonèl done MRI: Pre-pwosesis ak estatistik ki baze sou voxel

Done D fonksyonèl yo te analize ak SPM12 (https://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spam/). Imaj yo te reyaliye, nòmalize nan yon eskanè- ak akizisyon-espesifik modèl imaj eko-planè nan espas Monreyal Neurological Institute (MNI), reachantye nan 3 × 3 × 3 mm voxels izotwòp ak lis ak yon nwayo Gaussian nan 8 × 8 × 8 mm. plen lajè nan mwatye maksimòm.60 Efè kondisyon espesifik nan nivo endividyèl yo te sòti atravè modèl lineyè jeneral. Kondisyon travay yo te modle kòm blòk 30- epi yo te konvèti ak fonksyon repons emodinamik kanonik la. Pou fMRI konpetans vèbal, nou te kreye kontras aktivasyon ki asosye ak jenere mo. Pou jenerasyon vèb fMRI, nou soustraksyon repetisyon mo nan jenerasyon mo. Pou fMRI memwa travay vèbal, nou soustraksyon siveyans vèbal nan kondisyon memwa travay 2 Back. Pou fMRI memwa vizyospasyal k ap travay, nou te konpare kondisyon an ak demann memwa k ap travay ki ba kont kondisyon kontwòl aktif la (1–0 Retounen) epi dirèkteman konpare deklanchman pou demann memwa travay wo ak ba (2–1 Retounen). Estimasyon kontras Voxel-wise (pwa) yo te kalkile ak sis paramèt mouvman kòm regresseur konfonn. Scans ak yon deplasman framewise vle di > 0.5 mm yo te abandone nan plis analiz.61 Plis chèk bon jan kalite yo detaye nan materyèl la siplemantè.

Analiz gwoup yo te fèt ak tès pèmitasyon nonparametric lè l sèvi avèk SnPM1362 (http://www.nisox.org/Software/SnPM13/) pou atenn omojèn metodolojik atravè echèl analyse. Tès pèmitasyon yon sèl echantiyon te evalye efè chak kondisyon travay pou chak gwoup. Apre tès F eksploratwa ki baze sou pèmitasyon, yo te evalye diferans gwoup yo atravè de echantiyon pèmitasyon t-tès, tout ak 10,000 pèmitasyon ak laj ak sèks kòm kovaryè. Konparezon FLE ak TLE enkli bò epilepsi kòm yon kovarye adisyonèl (Fig. 1). Siyifikasyon estatistik yo te fikse nan de ke P<0.05, voxel-wise corrected for family-wise error rate (FWE)63 within pre-specified language, working memory and default-mode ('task-negative') regions of interest (ROIs; Fig. 1 and Supplementary material). For completeness, we report group differences for areas outside such ROIs at two-tailed PFWE<0.05, voxel-wise corrected brain-wide.

Done MRI fonksyonèl: sistèm kanon ak gradyan prensipal la

Nou te mezire efè travay atravè sèt sistèm fonksyonèl eta repo35 (figi 2): vizyèl, somatomotè, atansyon dorsal, salience (oswa atansyon ventral), (para)limbic, kontwòl frontoparietal ak DMN. Pou chak kontras travay, nou te ekstrè pwa nan tout pasèl nan atlas sèvo Schaefer64 (200 echèl ROI, espas MNI) lè l sèvi avèk FSL-6.0.2, pwa mwayèn atravè ROI ki fè pati yon sistèm bay yo ak ajiste yo pou laj ak sèks atravè regresyon miltip. Nou pwofite efè travay ansanm prensipal gradyan koneksyon fonksyonèl nan espas sifas (materyèl siplemantè).

Gradyan an te kalkile apati done fMRI eta repo yo nan 100 patisipan Human Connectome Project (HCP) atravè rediksyon dimansyon ki pa lineyè nan mezi koneksyon fonksyonèl ki anrejistre sifas yo. nan 20 posode egal-gwosè, jan yo te rapòte deja 39,65; kote kortik yo te asiyen nan chak bin, ak rejyon sansoryèl / motè asiyen nan 1ye bin la ak rejyon transmodal yo asiyen nan 20yèm bin la. Pou chak patisipan ak kontras travay, nou te tire pwa mwayèn pou chak bin atravè yon apwòch fenèt glisman69 epi ajiste yo pou laj ak sèks atravè regresyon miltip.

Nan kontwòl, yon echantiyon pèmitasyon t-tès evalye efè travay pou chak sistèm oswa pou chak gradyan. Nou kalkile nòt devyasyon (Z) pou detèmine efè atipik nan pasyan [Zpat=(Actpat−μCTR)/σCTR], kote μCTR ak σCTR koresponn ak mwayèn ak devyasyon estanda yon nivo sistèm oswa bin-. pwa ki gen bon konprann nan kontwòl pou yon kontras travay yo bay yo.70,71 Pou chak sistèm oswa bwat gradyan, yo te evalye devyasyon Z-score soti nan zewo nan pasyan yo ak de-tail, ki baze sou pèmitasyon yon echantiyon t-tès. FLE ak TLE yo te konpare atravè pèmitasyon ki baze sou de-keu de echantiyon t-tès. Nou te evalye tou diferans mondyal ant koub efè travay gradyan-stratifye (zòn ant koub, AbC), lè l sèvi avèk yon tès pèmitasyon ki pa parametrik ki baze sou teknik analiz done fonksyonèl (FDA)72 (materyèl siplemantè). Nou itilize 10000 pèmitasyon pou tout tès yo epi nou rapòte gwosè efè d Cohen a. P-valè yo te FDR-ajiste pou plizyè sistèm oswa posode gradyan; konparezon ki rive pa korije P<0.05 (Punc) are reported for completeness. Sensitivity analyses probed effects across DMN and frontoparietal control system subdivisions derived from a more fine-grained 17-system parcellation.35

Korelasyon done fMRI ak varyab mantal ak klinik

Nan tout echèl yo, nou te evalye korelasyon efè travay ak pèfòmans kognitif nan tout patisipan yo21,42 lè l sèvi avèk analiz ki baze sou pèmitasyon ki enplike 10,000 pèmitasyon. Regression ki baze sou Voxel yo te fèt ak SnPM13; laj, sèks ak gwoup yo te kovarye nwuizans. Yo te eksplore asosyasyon ant nòt mantal ak metrik fMRI nan langaj, memwa k ap travay ak ROI negatif pou travay (Fig. 1). Efè yo rapòte nan de-tail, voxel-wise PFWE<0.05. For correlations between cognitive scores and task effects across systems or on the gradient, parameterized as age- and sex-adjusted β weights, we employed permutation-based two-tailed product-moment correlations. For working memory task performance measures, which were skewed, we employed permuted rank correlations. Correlations between fMRI activity and clinical variables, such as age at seizure onset, disease duration, seizure frequency, FBTCS history and time since last seizure21,73,74 were separately computed in FLE and TLE to disentangle syndrome-specific effects using SnPM13-based regressions with sex and side of seizure focus as covariates; age was an additional covariate for models including seizure frequency, FBTCS and time since last seizure. Statistical significance was established using the same ROIs as above. For correlations between clinical variables and task effects across systems or gradients, we used two-tailed, permutation-based correlations.

Done disponiblite

Done pou repwodui rezilta gwoup prensipal yo disponib sou NeuroVault (https://identifiers.org/neurovault.collection:13042). Lòt done yo pa disponib piblikman akòz enfòmasyon yo genyen ki ka konpwomèt vi prive patisipan rechèch yo. Egzanp kòd disponib nan: https://github.com/lcaciagl/ Language_WM_FLE_vs_TLE.

Rezilta yo

Done nerosikolojik ak pèfòmans travay fMRI

Pasyan ki gen FLE diferan de kontwòl ak/oswa pibliye nòm pou pifò mezi kognitif (tout PFDR yo).<0.001; see Supplementary Table 1 for test scores and associated statistics). Patients with FLE had better performance on naming, verbal learning and verbal recall tests and worse performance on a mental flexibility test than those with TLE (post hoc P<0.05, Bonferroni-corrected). Working memory and verbal fluency were equally impaired in FLE and TLE. Verbal working memory task execution was less accurate in FLE than in controls, but similar between FLE and TLE (>80% presizyon medyàn nan tou de gwoup pasyan). Pou memwa travay vizyèl, pèfòmans nan FLE te pi mal pase kontwòl, ak diferans ki genyen plis make pou pi gwo difikilte travay; pa te gen diferans ant FLE ak TLE. Tablo siplemantè 1 bay detay konsènan nòt pèfòmans travay fMRI ak estatistik ki asosye yo.

Kognitif fMRI: rezime

Pandan travay langaj, nou te jwenn redwi deklanchman devan an ak dezaktivasyon redwi nan nœuds DMN nan FLE konpare ak kontwòl. Pandan memwa k ap travay, FLE te montre deklanchman frontoparietal redwi, dezaktivasyon DMN redwi ak dezòganizasyon mondyal nan rekritman ki gen rapò ak travay. Pou memwa travay vizyèl, nou te obsève yon konbinezon de (i) ogmante deklanchman frontoparietal ak mwens dezaktivasyon DMN pase kontwòl pou demand travay ki ba nivo, ki te swiv pa (ii) aktivasyon frontoparietal redwi pou pi wo demand travay. Modèl malfonksyònman nan FLE ak TLE sipèpoze lajman; dezaktivasyon DMN chanje, sepandan, te pi evidan nan FLE, pandan y ap redwi deklanchman nan zòn lang dèyè yo te plis make nan TLE.

Seksyon sa yo detaye rezilta sa yo. Pou analiz ki baze sou voksèl, figi yo montre kat jeyografik antye nan sèvo ki pa gen kontrent rejyonal ak deskripsyon korije osi byen ke konklizyon ki pa korije pou konplè, pa prèv referans.75 Jan sa detaye pi wo a, tès estatistik ki baze sou voxel yo te konsantre sou efè nan rejyon kortik prespesifye, epi nou sèlman diskite sou konklizyon siviv koreksyon FWE voxel-wise pou konparezon miltip. Yo bay detay estatistik yo nan Tablo Siplemantè 2–17.

FMRI konpetans vèbal

Nan kontwòl, travay la pale vèbal aktive kortik fronto-temporoparietal, ipokanp ak rejyon subcortical (Fig. 2); dezaktivasyon anglobe zòn DMN, ki gen ladan medyòm prefrontal, medial parietal ak kortik angilè. Analiz sistèm yo te bay yon pèspektiv ansanbl sou rezilta sa yo, ki montre aktivasyon kontwòl frontoparietal ak sistèm sayans (=0.10/0.08, PFDR{{6} }}.004/0.020), ak tandans pou dezaktivasyon tout DMN (= -0.06, Punc=0.038). Profilage ki baze sou gradyan klase rejyon kortik yo dapre yon yerachi sansoryèl-a-transmodal, ki montre: (i) efè pozitif nan fen gradyan unimodal, ki reflete aktivasyon nan zòn sansoryèl vizyèl / prensipal; (ii) efè pozitif sou segman entèmedyè ak bò dwat yo, ki endike atansyon (pèsepsyon-kouplè) ak pwosesis egzekitif wo-lòd; epi (iii) yon devyasyon negatif nan apex gradyan transmodal la, ki kaptire dezaktivasyon mòd default (tout PFDR).<0.05).

Nan nivo voxel (Fig. 3A), pasyan ki gen FLE te redwi deklanchman nan mitan gòch la ak enferyè gyrus frontal, mitan-anterior ak mitan-posyè zòn tanporèl (PFWE).<0.05), and reduced deactivation of bilateral anterior and posterior DMN regions, left posterior temporal and angular gyrus (PFWE<0.05) compared to controls. In TLE, there was reduced left inferior frontal activation and reduced deactivation of bilateral precuneus (PFWE<0.05) compared to controls (Supplementary Fig. 1). Patients with FLE had similar cortical activation to the TLE group, but lesser deactivation of posterior temporal and anterior DMN areas (PFWE<0.05). Across systems (Fig. 3B), there were no corrected differences between FLE and controls; sensitivity analyses across 17 systems highlighted impaired deactivation of DMN and frontoparietal control subdivisions in FLE than controls (DMN-A/DMN-C/control-C: PFDR=0.004/ 0.0025/<0.0001, d=0.51/0.39/0.65; Supplementary Fig. 2). Curves of gradient-based task effects in FLE versus controls (Fig. 3C) showed (i) weaker task activity in intermediate gradient segments; and (ii) an increase at the transmodal apex, which implies lesser deactivation (all PFDR<0.05; d= −0.39 and −0.42 for the intermediate bins, d= 0.54 and 0.64 for the apex bins). Comparisons of TLE and controls and FLE and TLE showed no corrected differences for analyses of systems and gradients.

Vèb jenerasyon fMRI

Nan kontwòl, travay jenerasyon vèb la aktive kortik fronto-temporoparietal ak zòn subcortical (Fig. 2D); kòm diferan de pale vèbal, cortical tanporèl dèyè gòch la ak gyrus angilè ki te fè pati kat deklanchman travay la. Aktivasyon te enplike kontwòl frontoparietal, DMN, sayans ak sistèm atansyon dorsal (=0.12/ 0.06/0.08/0.06, PFDR<0.0001/0.017/0.001/0.017, respectively; Fig. 2E). Gradient profiles (Fig. 2F) indicated extensive activation across the intermediate-to-transmodal segments (all PFDR<0.05).

Nan nivo voxel (Fig. 3D), FLE te montre yon rediksyon deklanchman enferyè bò gòch ak dezaktivasyon angilè dwat yo konpare ak kontwòl (PFWE).<0.05); in TLE, there were widespread frontotemporal-parietal and occipital activation reductions compared to controls (PFWE<0.05; Supplementary Fig. 1). FLE had higher left posterior temporoparietal and bilateral occipital activation and lower deactivation of the right angular gyrus and bilateral precuneus than TLE (all PFWE<0.05). Analysis of systems (Fig. 3E) showed no corrected differences between FLE and controls or TLE; there was lower activity in TLE than controls, mostly encompassing dorsal attention, frontoparietal control and salience systems (all PFDR<0.0001; d= −0.60/−0.70/−0.62). Gradient curves (Fig. 3F) showed one positive deviation at the transmodal apex in FLE compared to controls (Punc=0.017, d=0.32), while TLE differed from controls for global gradient-stratified profiles (FDA, permuted P=0.046) and across most gradient bins (all PFDR<0.05; d range= −0.60 to −0.30). One intermediate bin showed higher task activity in FLE than in TLE at an uncorrected threshold (Punc=0.048, d=0.39).

Vèbal travay memwa fMRI

Nan kontwòl, travay memwa travay vèbal la te pwovoke deklanchman frontoparietal bilateral (figi 4A), kat sou atansyon dorsal ak sistèm kontwòl (=0.20/0.26, PFDR).<0.0001; Fig. 4B). Deactivation involved posterior cingulate cortex/precuneus, medial prefrontal and sensorimotor cortices (β= −0.08, PFDR=0.002 for somatomotor system effects). Gradient profiling (Fig. 4C) showed positive shifts along intermediate-to-transmodal segments, implicating attentional and executive processing, and decreases at the DMN apex (all PFDR<0.05).

Nan nivo voxel (Fig. 5A), te gen redwi aktivasyon frontoparietal ak redwi dezaktivasyon nan zòn DMN nan FLE kont kontwòl (PFWE).<0.05), and only reduced frontoparietal activation in TLE versus controls (PFWE<0.05; Supplementary Fig. 1). FLE showed less deactivation of posterior DMN areas than TLE (PFWE<0.05). Analysis of systems (Fig. 5B) showed lower dorsal attention and frontoparietal control system activity in both FLE (PFDR<0.0001/0.019, d= −0.62/ −0.40) and TLE (PFDR<0.0001/<0.0001, d= −0.82/−0.73) compared to controls. Gradient-stratified profiles (Fig. 5C) showed lower activity along intermediate gradient segments (PFDR<0.05; d range= −0.52 to −0.33) in FLE versus controls, and reduced activity across most gradient bins along with global differences in gradient profiles in TLE versus controls (PFDR<0.05; d range= −0.70 to −0.24; FDA, P= 0.030). There were no differences between FLE and TLE for the analysis of systems and gradients.

Vizyèl memwa k ap travay fMRI

Nan kontwòl, kontras 1–0 tounen (figi 4D) te pwovoke deklanchman frontoparietal bilateral ak dezaktivasyon zòn DMN midline yo. Kontrèman wo ak ba demann memwa k ap travay (2-1 Retounen) te montre ogmante rekritman frontoparietal (Fig. 4G). Analiz de sistèm yo (figi 4E ak H) idantifye atansyon dorsal ak deklanchman sistèm kontwòl frontoparietal (=0.11/0.09, PFDR).<0.0001/0.0002, 1–0 Back; β= 0.08/0.11, PFDR=0.005/<0.0001, 2–1 Back), DMN deactivation for the 1–0 Back contrast (β= −0.05, PFDR=0.023), and somatomotor deactivation for both contrasts (β= −0.08 and −0.06, PFDR<0.0001 and 0.005, 1–0 Back and 2–1 Back). Gradient analyses (Fig. 4F and I) indicated positive activity shifts along its intermediate to transmodal segments and significant decreases at the default-mode apex (all PFDR<0.05).

Pou konparezon kontras 1–0 ki gen bon konprann nan voxel (figi 5D), te gen ogmante deklanchman paryetal ak dorsolateral devan ak dezaktivasyon zòn DMN anteryè yo nan FLE konpare ak kontwòl (PFWE).<0.05), and reduced deactivation of anterior DMN areas in TLE than controls (PFWE < 0.05; Supplementary Fig. 1). Analysis of systems (Fig. 5E) showed higher frontoparietal control and DMN effects in FLE than controls (PFDR = 0.015/0.026, d = 0.47/0.41) and no significant differences between TLE and controls. Gradient profiles (Fig. 5F) globally differed between FLE and controls (FDA, P = 0.022); bin-wise analyses showed higher task-related effects in FLE across most gradient sections (PFDR< 0.05, d range = 0.31–0.51). In TLE, there was less deactivation than controls at the transmodal apex (PFDR< 0.05, d = 0.48 and 0.55). There were no significant differences between FLE and TLE for voxel-based, system or gradient analyses.

Pou analiz voxel-wise 2-1 tounen kontras (figi 5G), tou de FLE ak TLE (figi siplemantè 1) te montre mwens deklanchman frontoparietal pase kontwòl (PFWE).<0.05). Analysis of systems (Fig. 5H) showed pronounced negative systems-level deviations in FLE versus controls, particularly for dorsal attention and frontoparietal control systems (PFDR<0.0001/0.007, d= −0.68/−0.56); similar changes were observed for TLE versus controls (PFDR=0.028/0.055, d= −0.39/−0.33 for dorsal attention and frontoparietal control activity). Gradient-based profiles (Fig. 5I) showed global disorganization of task-related recruitment in FLE compared to controls (FDA, P=0.034), with widespread involvement of intermediate and transmodal gradient segments (all PFDR<0.05; d range = −0.60 to −0.32). There were no suprathreshold differences between TLE and controls for gradient analyses, nor between FLE and TLE for voxel-based, system or gradient analyses.

Korelasyon mezi fMRI ak pèfòmans mantal

Pou travay fMRI langaj, pi wo deklanchman enferyè devan yo te asosye ak pi wo pale vèbal andeyò eskanè ak nòt nonmen; nonmen tou pozitivman korelasyon ak deklanchman tanporèl lateral, patikilyèman pandan jenerasyon vèb fMRI (Fig. 6A). Okontrè, pi piti dezaktivasyon nan precuneus bilateral pandan fMRI pale byen vèbal ak zòn tanporèl dèyè dwat yo pandan jenerasyon vèb fMRI ki gen rapò ak pi piti konpetans andeyò eskanè ak pèfòmans nonmen, respektivman (PFWE).<0.05). Correlations across systems were limited (rperm =0.16, Punc=0.046, correlation of limbic system activity during verb generation fMRI and naming scores; Fig. 6B). For verbal fluency fMRI, gradient-based effects at the transmodal apex negatively correlated with out-of-scanner letter fluency scores (rperm = −0.17/−0.19, Punc=0.036/0.026).

Pou fMRI memwa k ap travay vèbal, nòt span chif ki pa nan eskanè a gen rapò pozitif ak (i) aktivasyon frontoparietal bilateral pandan memwa k ap travay vèbal (PFWE).<0.05; Fig. 6D); (ii) activity across dorsal attention and frontoparietal control systems (sperm =0.31 and 0.33, respectively; both PFDR=0.0007; Fig. 6E); and (iii) task signal across intermediate and transmodal gradient sections (all PFDR< 0.01, sperm range: 0.24–0.31; Fig. 6F). Similar patterns were evidenced for correlations between verbal 2 Back task performance scores (in the scanner) and verbal working memory fMRI activity across (i) dorsal attention/frontoparietal control systems (ρperm =0.23/0.21, PFDR=0.020/0.027); and (ii) intermediate-to-transmodal gradient segments (PFDR<0.05, ρperm range: 0.20–0.23).

Pou 2-1 fMRI memwa travay vizyèl tounen, nòt pèfòmans vizyèl 2 travay dèyè (nan eskanè a) te gen rapò pozitivman ak (i) aktivasyon frontoparietal bilateral nan nivo voxel (PFWE).<0.05); (ii) activity across dorsal attention and frontoparietal control systems (ρperm =0.37 and 0.39; both PFDR<0.0001); and (iii) task signal across intermediate and transmodal gradient sections (all PFDR< 0.05, ρperm range: 0.20–0.36).

Figi 6 Korelasyon mezi D fonksyonèl ak pèfòmans mantal. Rann nan sèvo ak seksyon sou bò gòch yo montre kat estatistik nonparametric regressions miltip sonde asosyasyon ant lang fMRI (jenerasyon vèb) ak nòt nonmen (A), ak ant travay memwa fMRI (travay vèbal) ak nòt chif span (D). Echèl koulè frèt / cho refere a asosyasyon negatif / pozitif, respektivman. Yo montre kat yo nan P< 0.005 uncorrected, with an extent threshold of 10 voxels applied for display purposes; colour bars indicate corresponding t-score scales. ^Scatterplots highlight data distribution for the peak voxel within areas highlighted with a black circle; for illustration purposes, we used age- and sex-adjusted (residualized) contrast estimates (β) as measures of task effect. MNI coordinates and P-values are provided in the Supplementary material. The spider plots (B and E) and gradient plots (C and F) show correlation coefficients for associations between cognitive measures (naming/digit span) and task effects (verb generation/verbal working memory) across each system or gradient bin. Example scatterplots highlight data distribution for correlations at the level of one given system or bin; for analyses of systems: ***PFDR<0.01; **PFDR<0.05; *uncorrected P< 0.05; for analyses along the gradient: *PFDR<0.05; ∇uncorrected P<0.05.

For more information:1950477648nn@gmail.com