بی نظمی زبان و سیستم های حافظه کاری در صرع پیشانی در مقابل لوب گیجگاهی قسمت 1

اختلال شناختی یک بیماری مشترک صرع است و افراد مبتلا به صرع لوب فرونتال (FLE) و لوب تمپورال (TLE) را تحت تاثیر قرار می دهد. در حالی که بسترهای عصبی آن به طور گسترده در TLE بررسی شده است، مطالعات تصویربرداری عملکردی در FLE کمیاب است. در این مطالعه، ما فرآیندهای عصبی زمینه ساز اختلال شناختی در FLE را مشخص کردیم و به طور مستقیم FLE و TLE را برای ایجاد اشتراکات و تفاوت ها مقایسه کردیم. ما 172 شرکت‌کننده بزرگسال (56 با FLE، 64 با TLE و 52 کنترل) را با استفاده از آزمون‌های عصب‌روان‌شناختی و چهار کار عملکردی MRI که زبان بیانی (تسلط کلامی، تولید فعل) و حافظه کاری (کلامی و دیداری-فضایی) را بررسی می‌کردند، بررسی کردیم.

صرع یک ​​اختلال عصبی است که بر عملکردهای فیزیکی و شناختی فرد تأثیر می گذارد. بسیاری از مردم فکر می کنند که صرع بر حافظه تأثیر می گذارد، اما این کاملاً درست نیست. اگرچه افراد مبتلا به صرع ممکن است برخی از مشکلات حافظه کوتاه مدت را تجربه کنند، اما حافظه بلند مدت اکثر بیماران به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار نمی گیرد. حتی برخی مطالعات وجود دارد که نشان می دهد صرع ممکن است در برخی موارد حافظه را بهبود بخشد.

افراد مبتلا به صرع پس از درمان می توانند حافظه و عملکرد شناختی خود را بازیابند. درمان صرع اغلب شامل داروها و جراحی است که می تواند به کنترل علائم و کاهش تأثیر بر حافظه و سایر عملکردهای شناختی بیمار کمک کند. پس از دریافت درمان، بسیاری از بیماران متوجه می شوند که حافظه و سایر توانایی های شناختی آنها بهبود می یابد و تصمیم گیری های خوب را برای آنها آسان تر می کند.

علاوه بر این، برخی تحقیقات نشان می دهد که صرع ممکن است حافظه را بهبود بخشد. تحقیقات نشان داده است که در برخی موارد، افراد مبتلا به صرع اثرات معجزه آسایی در حافظه را تجربه می کنند که به عنوان "حافظه ماوراء الطبیعه" شناخته می شود. این اثرات ممکن است حافظه بیماران را بهبود بخشد و به یاد آوردن چیزها و تصمیم گیری بهتر برای آنها آسان تر شود.

بنابراین، صرع یک ​​بیماری کاملاً منفی نیست و لزوماً بر حافظه و عملکرد شناختی بیمار تأثیر نمی گذارد. در واقع بسیاری از بیماران پس از درمان می توانند حافظه و توانایی های شناختی خود را بازیابند و در برخی موارد حافظه را بهبود بخشند. اگر شما یا یکی از نزدیکانتان مبتلا به صرع هستید، مطمئن شوید که برای تسکین علائم و بهبود کیفیت زندگی خود، درمان فوری پزشکی دریافت می کنید. مشاهده می شود که باید حافظه خود را تقویت کنیم. Cistanche deserticola می تواند به طور قابل توجهی حافظه را بهبود بخشد زیرا Cistanche deserticola یک ماده دارویی سنتی چینی با اثرات منحصر به فرد بسیاری است که یکی از آنها بهبود حافظه است. اثربخشی گوشت چرخ کرده از مواد فعال مختلفی که شامل اسید، پلی ساکاریدها، فلاونوئیدها و غیره است، ناشی می شود. این مواد می توانند به طرق مختلف سلامت مغز را ارتقا دهند.

برای بهبود حافظه کوتاه مدت، روی دانستن کلیک کنید

گروه های بیمار از نظر طول مدت بیماری و بار داروهای ضد تشنج قابل مقایسه بودند. ما یک رویکرد چند مقیاسی برای نقشه‌برداری از فعال‌سازی و غیرفعال‌سازی مغز در طول شناخت و ردیابی سازمان‌دهی مجدد در FLE و TLE ابداع کردیم. آنالیزهای مبتنی بر وکسل با نمایه‌سازی اثرات کار در سراسر موتیف‌های تثبیت‌شده سازمان عملکردی مغز تکمیل شد: (من) سیستم‌های عملکردی حالت استراحت متعارف. و (ب) گرادیان اتصال عملکردی اصلی، که یک انتقال پیوسته از پروفایل‌های اتصال منطقه‌ای را رمزگذاری می‌کند، و نواحی حسی و transmodal مغز سطح پایین‌تر را در انتهای مخالف یک طیف قرار می‌دهد. ما نشان می‌دهیم که اختلال شناختی در FLE با کاهش فعال‌سازی در سیستم‌های توجه و اجرایی، و همچنین کاهش غیرفعال‌سازی سیستم حالت پیش‌فرض مرتبط است، که نشان‌دهنده بی‌سازمانی در مقیاس بزرگ در استخدام مرتبط با کار است.
علائم تصویربرداری اختلال عملکرد در FLE به طور کلی شبیه به موارد در TLE است، اما برخی از الگوها مختص به سندرم هستند: غیرفعال کردن حالت پیش‌فرض تغییر یافته در FLE برجسته‌تر است، در حالی که استخدام ناقص ناحیه‌های زبانی پسین در طول یک کار با خواسته‌های معنایی مشخص‌تر است. در TLE. ناهنجاری های عملکردی در FLE و TLE به طور کلی توسط بار بیماری تعدیل شده اند. در مجموع، مطالعه ما فرآیندهای عصبی زیربنای اختلال زبان و حافظه کاری در FLE را روشن می‌کند، تغییرات مشترک و خاص سندرم را در دو شایع‌ترین صرع کانونی شناسایی می‌کند و رفتار سیستمی را که ممکن است متمایل به استراتژی‌های اصلاحی آینده باشد، روشن می‌کند.
1 گروه مهندسی زیستی، دانشگاه پنسیلوانیا، فیلادلفیا، پنسیلوانیا 19104، ایالات متحده آمریکا

2 گروه صرع بالینی و تجربی، مؤسسه نورولوژی UCL Queen Square، لندن WC1N 3BG، انگلستان

3 واحد MRI، انجمن صرع، Chalfont St Peter، Buckinghamshire SL9 0RJ، UK

4 آزمایشگاه تصویربرداری چندوجهی و آنالیز کانکتوم، مرکز تصویربرداری مغز مک کانل، موسسه عصبی مونترال، مونترال، کبک H3A 2B4، کانادا

5 گروه نورولوژی، دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان، 81377 مونیخ، آلمان

6 واحد صرع، بیمارستان کلینیک بارسلونا، IDIBAPS، 08036 بارسلونا، اسپانیا

7 گروه روانپزشکی و روان درمانی، موسسه مرکزی سلامت روان، دانشکده پزشکی مانهایم، دانشگاه هایدلبرگ، مانهایم، آلمان

8 گروه نورولوژی، دانشگاه پزشکی وین، وین، اتریش

9 مرکز محاسبات تصویر پزشکی، دانشگاه کالج لندن، لندن، انگلستان

10 واحد آکادمیک نورورادیولوژی، موسسه نورولوژی کوئین اسکوئر UCL، کالج دانشگاه لندن، لندن، انگلستان

11 گروه پزشکی، بخش نورولوژی، دانشگاه کوئینز، کینگستون، انتاریو، کانادا

12 گروه فیزیک و ستاره شناسی، دانشگاه پنسیلوانیا، فیلادلفیا، PA 19104، ایالات متحده آمریکا

13 گروه مهندسی برق و سیستم، دانشگاه پنسیلوانیا، فیلادلفیا، PA 19104، ایالات متحده آمریکا

14 گروه نورولوژی، دانشگاه پنسیلوانیا، فیلادلفیا، PA 19104، ایالات متحده 15 گروه روانپزشکی، دانشگاه پنسیلوانیا، فیلادلفیا، PA 19104، ایالات متحده آمریکا 16 موسسه سانتافه، سانتافه، NM 87501، ایالات متحده آمریکا

معرفی

صرع لوب فرونتال (FLE)، دومین سندرم شایع صرع کانونی پس از صرع لوب تمپورال (TLE)، اغلب مقاوم به دارو و MRI منفی است. 1-3 اختلال شناختی در FLE و TLE شایع است و بر کیفیت زندگی تأثیر منفی می‌گذارد. و عملکرد روانی اجتماعی. 4 اختلال در حافظه اپیزودیک و دانش معنایی در TLE رایج است، اگرچه صفات ناسازگار اغلب در کنار یکدیگر وجود دارند. 5،6 در مقابل، FLE دارای امضای شناختی کمتری است و حوزه های شناختی متعددی از جمله مهارت، توجه، حافظه کاری تحت تأثیر قرار می گیرند. ، تسلط کلامی، عملکردهای اجرایی و حافظه اپیزودیک. 7-11 اینکه آیا نمایه های شناختی در FLE و TLE ممکن است متمایز باشد بحث برانگیز است و تحقیقات متعدد به این نتیجه رسیدند که این سندرم ها را نمی توان بر اساس معیارهای شناختی متمایز کرد. نشان داد که اختلال حافظه اپیزودیک در TLE عمیق تر است، در حالی که عملکردهای اجرایی ممکن است در FLE بیشتر تحت تأثیر قرار گیرند. 7،14-16
MRI عملکردی مبتنی بر وظیفه (fMRI) همبستگی عصبی اختلال شناختی در صرع را بررسی می کند. در TLE، فعال‌سازی و اتصال جداری و مزیوتمپورال باعث اختلال در حافظه کاری می‌شود، 17،18 در حالی که مطالعات fMRI زبانی نشان‌دهنده تغییر پروفایل‌های عملکردی پیشانی-گیجگاهی، با سازمان‌دهی مجدد پیچیده درون و بین نیمکره‌ای است. در مقابل، مطالعات کمی FLE را بررسی کردند. FLE در طول fMRI حافظه کاری باعث کاهش اتصال فرونتومپورو-گیجگاهی شده بود اما هیچ تغییر قابل توجهی در فعال سازی ناحیه ای نداشت.

فعالیت غیرطبیعی حرکتی و جداری ممکن است زمینه ساز اختلال در مهارت باشد. به طور کلی، یک مرور کلی از بسترهای عصبی اختلال شناختی در FLE وجود ندارد.

در اینجا، هدف ما مشخص کردن نوروآناتومی عملکردی زبان بیانی و حافظه کاری، عملکردهای شناختی وابسته به پردازش لوب فرونتال، 30،31 در افراد مبتلا به FLE مقاوم به دارو بود که تحت آزمایش‌های عصبی روان‌شناختی و چهار کار fMRI قرار گرفتند. ما افراد مبتلا به FLE را با (i) افراد سالم مقایسه کردیم، و (ب) یک "گروه کنترل بیمار" از افراد مبتلا به TLE، که از نظر مدت زمان صرع و بار داروهای ضد تشنج (ASM) قابل مقایسه بود، که به ما امکان داد مشترک و سندرم را ایجاد کنیم. صفات خاص

ما یک چارچوب نقشه برداری عملکردی چند مقیاسی برای بررسی چشم انداز فعال سازی و غیرفعال سازی مغز در طول شناخت 32-34 و ضبط سازماندهی مجدد مرتبط با بیماری ابداع کردیم. تحت یک دیدگاه گروهی در مورد پیکربندی مجدد فعالیت مغز مرتبط با کار، نقشه‌های fMRI مبتنی بر وکسل را تکمیل کردیم، که امضاهای مربوط به کار را در سطح منطقه‌ای با نمایه‌سازی اثرات وظیفه در دو موتیف سازمان مغز تکمیل کردیم: (1) استراحت ایجاد شده -سیستم های عملکردی حالت35; و (ب) گرادیان اتصال عملکردی اصلی. 36،37

گرادیان، به ویژه، یک انتقال پیوسته از عملکرد عصبی را توصیف می‌کند که نواحی حسی یک‌وجهی و نواحی ترانس وجهی مرتبه بالا را در دو انتهای مخالف یک طیف لنگر می‌اندازد، محوری از سازمان‌دهی قشر زیر منطقه‌ای و مدل‌های تثبیت‌شده سلسله‌مراتب قشری را ارائه می‌کند.

بنابراین، گرادیان چارچوبی فشرده و در عین حال رسمی را برای توصیف جنبه‌های سازمانی فعالیت شناختی ارائه می‌دهد، که به ما اجازه می‌دهد (1) امضاهای وظیفه-fMRI را در چارچوب تعادل جهانی پردازش حسی-حرکتی و بالاتر، به‌عنوان ادراکی، توصیف کنیم. نمونه کار در بزرگسالان سالم39-41 و افراد مبتلا به TLE که وظیفه جداسازی الگو را انجام می‌دهند. و (ii) معیارهای جهانی را استخراج می‌کند که تفاوت‌های گروهی را در سازمان‌دهی مجدد در سطح سیستم‌های مربوط به وظیفه تعیین می‌کند. با انتقال دیدگاه‌های منطقه‌ای، سطح سیستم و جهانی در مورد علائم عصبی اختلال شناختی در صرع، رویکرد ما در مجموع به ناهنجاری‌های موضعی و مرتبه بالاتر حساس است.

ما اختلال زبان بیانی و حافظه کاری را در FLE پیش بینی کردیم. ما فرض کردیم که چنین اختلالی با (1) کاهش فعال‌سازی مناطق درگیر در طول اجرای کار، یعنی مناطق «وظیفه مثبت» تقویت می‌شود. (2) کاهش غیرفعال سازی مناطق حالت پیش فرض (DMN)، به عنوان مثال مناطق "وظیفه منفی". و (iii) سازماندهی جهانی استخدام سیستم شناختی، همانطور که از طریق تجزیه و تحلیل گرادیان اندازه گیری می شود. ما همچنین فرض کردیم که بر اساس نزدیکی به کانون صرع، (من) ناهنجاری های حافظه کاری در سطح پیشانی و سیستم ممکن است در FLE از TLE برجسته تر باشد. (ب) فعال‌سازی نواحی پیشانی مرتبط با زبان در FLE کمتر خواهد بود. و (iii) مشارکت مناطق زبانی زمانی در TLE کمتر خواهد بود.

ما همچنین قصد داشتیم اعتبار عصبی رفتاری وظایف fMRI خود را با همبستگی الگوهای تصویربرداری با معیارهای عملکرد عصب روانشناختی و وظیفه تأیید کنیم. در نهایت، ما ارتباط بین تغییرات شبکه شناختی و ویژگی‌های بالینی را بررسی کردیم، اثرات بالقوه ضایعات لوب فرونتال را بررسی کردیم و یافته‌های اصلی FLE خود را در یک زیرگروه بیمار همگن‌تر با دیسپلازی قشر فرونتال تکرار کردیم.

مواد و روش ها

این مطالعه 172 شرکت‌کننده را از سال 2007 تا 2013 مورد بررسی قرار داد: 120 بیمار مقاوم به دارو تحت نظر جراحی، 56 بیمار مبتلا به FLE (29 زن، 30/26 FLE چپ / راست)، 64 با TLE (44 زن، 34/30 سمت چپ). -/TLE سمت راست) و 52 کنترل سالم (30 زن) بدون تشخیص عصبی یا روانپزشکی و بدون سابقه خانوادگی صرع. جزئیات دموگرافیک و بالینی در جدول 1 ارائه شده است.

تشخیص FLE توسط صرع شناسان خبره بر اساس تاریخچه، نشانه شناسی تشنج، تله متری تصویری-EEG و MRI ساختاری 3 T تعیین شد. PET، توموگرافی کامپیوتری گسیل تک فوتون ایکتال (SPECT) و داده های مغناطیسی-انسفالوگرافی برای یک زیر مجموعه بیمار در دسترس بود. در 29 بیمار، MRI غیر ضایعه بود (چپ/راست: 17/12). یافته‌های بقیه بیماران شامل نواحی مشکوک به دیسپلازی کورتیکال کانونی بود (FCD، n=13؛ چپ/راست: 6/7؛ از 8 بیمار که متعاقباً تحت عمل جراحی قرار گرفتند، از نظر پاتولوژیک تأیید شد). تومور نوروپیتلیال دیسمبریوپلاستیک (DNET، n=6؛ چپ/راست: 3/3); تومور گلیال با درجه پایین (n=3، خوب است); هتروتوپی ندولار دور بطنی احتمالی (n=1، سمت چپ); یا ناهنجاری های سیگنال صریح، مطابق با یافته های بالینی و EEG [n=4، چپ/راست: 3/1; یکی پس از سانحه، یکی از اتیولوژی داخل رحمی (عروضی) و دو ناحیه آسیب قشر مغز با علت نامشخص]. نقشه فرکانس ضایعه43 در شکل 1 نشان داده شده است.

در افراد مبتلا به TLE، ویدئو-EEG اسکالپ اینترکتال و ایکتال شروع تشنج جانبی به لوب تمپورال را تایید کرد. همه آنها اسکلروز هیپوکامپ همان طرف را در MRI 3 T داشتند، همانطور که با تشخیص کیفی نورورادیولوژیک و/یا از طریق ارزیابی های کمی حجم هیپوکامپ44 و زمان آرامش T2 تعیین شد،45 با تایید پاتولوژیک در کسانی که متعاقباً تحت عمل جراحی قرار گرفتند. اسکلروز هیپوکامپ با DNET همان طرف در سه بیمار (چپ/راست: 2/1) و FCD احتمالی در یک بیمار (راست) وجود داشت.

رضایت نامه کتبی آگاهانه از همه شرکت کنندگان طبق استانداردهای اعلامیه هلسینکی اخذ شد. استخدام شرکت‌کنندگان توسط مؤسسه نورولوژی کوئین اسکوئر کالج لندن و کمیته اخلاق تحقیقات بیمارستان‌های دانشگاه کالج لندن تأیید شد. معیارهای خروج شامل عدم تسلط به زبان انگلیسی نوشتاری و گفتاری، موارد منع مصرف MRI، بارداری و ناتوانی در دادن رضایت آگاهانه بود. افرادی که تشنج کانونی تا دو طرفه تونیک-کلونیک (FBTCS) را تجربه کردند.<24 h before the investigation were excluded or had their testing session rescheduled.
گروه ها از نظر دستی و جنسیت (دودویی) قابل مقایسه بودند، اما نه برای سن، که به عنوان متغیر کمکی در همه تجزیه و تحلیل های گروهی استفاده شد. گروه‌های بیمار از نظر سن در شروع تشنج و طول مدت صرع، تعداد ASM و استفاده از لوتیراستام یا توپیرامات/زونیسامید که به ترتیب بر فعالیت سیستم شناختی تأثیر مثبت یا نامطلوب‌تری نسبت به سایر ASMهای رایج تأثیر می‌گذارد، تفاوتی نداشتند. تشنج های مکرر، زمان کوتاه تر از آخرین تشنج و سابقه FBTCS مکرر در سال قبل از بررسی نسبت به موارد مبتلا به TLE (جدول 1). از آنجایی که FLE از نظر علت شناسی و یافته های MRI ناهمگن است، ما به طور جداگانه زیر گروهی را با علت همگن تر (FCD; n{3}}) تجزیه و تحلیل کردیم، به طور مستقیم بیماران FLE را با و بدون ضایعات مقایسه کردیم و تأثیر متغیرهای بالینی را بر تصویربرداری بررسی کردیم. یافته ها علاوه بر این، ما به طور جداگانه زیر گروه های چپ و راست FLE را بررسی کردیم.

داده های عصب روانشناختی

شرکت‌کنندگان تحت آزمایش‌های عصب‌روان‌شناختی استاندارد قرار گرفتند، ۴۸ که معیارهایی از سطح هوش عمومی (IQ، آزمون ملی خواندن بزرگسالان ۴۹)، حافظه فعال [حافظه رقم و مقیاس هوش بزرگسالان وکسلر (WAIS-III) ۵۰ امتیاز]، تسلط حروف و دسته‌بندی ۵۱ (مجموع کلمات تولید شده) را ارائه کردند. برای حرف "S"، مجموع موارد تولید شده برای دسته "حیوانات" در 1 دقیقه)، نامگذاری (تست نامگذاری درجه بندی شده مک کنا 52)، سرعت روانی حرکتی و عملکرد اجرایی (انعطاف پذیری ذهنی؛ تست ساخت دنباله A و B-A53) و کلامی و یادگیری و یادآوری دیداری و فضایی (آموزش فهرست و طراحی، A1–A5 و A6، حافظه بزرگسالان و باتری پردازش اطلاعات54). معیارهای استدلال کلامی و درک مطلب (واژگان و شباهت ها، نمرات مقیاس بندی شده WAIS III50) برای گروه های بیمار در دسترس بود. حذف زوجی برای داده های از دست رفته استفاده شد.

اکتساب داده های تصویربرداری و وظایف fMRI

داده های تصویربرداری روی همان اسکنر MRI GE SignaHDx 3T در انجمن صرع، Chalfont سنت پیتر، باکینگهامشر، انگلستان به دست آمد. برای همه کارها، از یک 50-توالی اکوی مسطح گرادیان برش با جهت محوری، ماتریس 64×64، اندازه وکسل درون صفحه 3.75×3.75 میلی متر، ضخامت برش 2.4 میلی متر، 0.1 میلی متر استفاده کردیم. فاصله بین برشی، زمان/زمان تکرار پژواک: 25/2500 ms.55 یک پارادایم بصری فضایی و یک الگوی fMRI کلامی حافظه کاری را ارزیابی کرد. در طول کار دیداری فضایی (نقطه برگشت)، نقاط در چهار مکان ممکن بر روی صفحه ظاهر می شوند. به شرکت کنندگان دستور داده شد که جوی استیک را به موقعیت نقطه ارائه شده فعلی (0 برگشت) یا موقعیت نقطه نمایش داده شده در یک (1 پشت) یا دو ارائه قبل از آن (2 برگشت) منتقل کنند.55 پنج 30- وجود داشت. بلوک ها برای هر شرایط به ترتیب شبه تصادفی، با 15 ثانیه تثبیت موی متقاطع مخلوط شده اند.

در طول کار حافظه کاری کلامی، اسامی تکی تکی هر 3 ثانیه در بلوک های 30 ثانیه نمایش داده می شدند. شرکت کنندگان پس از نمایش یک کلمه کنترلی داده شده (شرایط کنترل فعال) یا تکرار کلمه ای که دو ارائه قبل از آن نمایش داده شده بود (2 حافظه کاری پشتی) پاسخ دادند. پنج بلوک 30 ثانیه ای در هر شرایط وجود داشت که با 15 ثانیه تثبیت موی متقاطع مخلوط شد. دو کار مخفی (ساکت) 56 زبان بیانی را بررسی کردند و به دنبال آن تست شناختی خارج از اسکنر در همان جلسه انجام شد. در طول FMRI روانی کلامی، شرکت‌کنندگان کلماتی را تولید کردند که با یک حرف بصری ارائه می‌شد (A/D/E/S/W، یک حرف در هر بلوک، پنج بلوک 30 ثانیه)، متناوب با بلوک‌های 30 ثانیه تثبیت موی متقاطع.57 تکلیف تولید فعل، آزمودنی ها افعالی مرتبط با یک اسم نمایش داده شده بصری ("تولید") یا تکرار یک اسم بصری نمایش داده شده ("تکرار") تولید می کنند. چهار بلوک 30- در هر شرایط و چهار بلوک تثبیت موی متقاطع وجود داشت.58

تجزیه و تحلیل آماری داده های بالینی و عصب روانشناختی

داده‌ها با استفاده از R 3.6.1 و SPSS 27 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. برای اطلاعات دموگرافیک، از آزمون دقیق فیشر، آنالیز واریانس یک‌طرفه و آزمون کروسکال-والیس برای متغیرهای طبقه‌ای، پارامتری پیوسته و ناپارامتریک استفاده شد. داده‌های عصبی روان‌شناختی از طریق ANCOVA با سن و جنس مقایسه شد. مقایسه با هنجارهای منتشر شده با آزمون t یک نمونه به دست آمد. معیارهای عملکرد تکلیف حافظه کاری به طور معمول توزیع نشدند و از طریق آزمون‌های کروسکال-والیس مقایسه شدند. در سراسر حوزه‌های شناختی، ما مقایسه‌های چندگانه را از طریق روش نرخ کشف نادرست (FDR) تصحیح کردیم. ۵۹ آزمون‌های تعقیبی با بونفرونی تصحیح شدند.

داده های عملکردی MRI: پیش پردازش و آمار مبتنی بر وکسل

داده های تصویربرداری عملکردی با SPM12 (https://www. fil.ion.ucl.ac.uk/spam/) تجزیه و تحلیل شد. تصاویر مجدداً تنظیم شدند، به یک الگوی تصویربرداری اکوی مسطح ویژه اسکنر و اکتساب در فضای موسسه عصبی مونترال (MNI) نرمال شدند، به وکسل های همسانگرد 3 × 3 × 3 میلی متر نمونه برداری شدند و با هسته گاوسی 8 × 8 × 8 میلی متر هموار شدند. عرض کامل در نصف حداکثر. شرایط وظیفه به‌عنوان بلوک‌های 30- مدل‌سازی شد و با تابع پاسخ همودینامیک متعارف همراه شد. برای تسلط کلامی fMRI، ما تضادهای فعال سازی مرتبط با تولید کلمات را ایجاد کردیم. برای fMRI تولید فعل، تکرار کلمه را از تولید کلمه کم کردیم. برای fMRI حافظه کاری شفاهی، ما نظارت کلامی را از شرایط حافظه کاری 2 Back کم کردیم. برای fMRI حافظه کاری دیداری-فضایی، ما شرایط را با تقاضای حافظه کاری کم در مقابل شرایط کنترل فعال (1–0 برگشت) مقایسه کردیم و مستقیماً فعال‌سازی را برای تقاضای حافظه کاری بالا و پایین (۲–۱ Back) مقایسه کردیم. تخمین‌های کنتراست واکسل (وزن) با شش پارامتر حرکتی به‌عنوان رگرسیون‌های مخدوش محاسبه شد. اسکن‌هایی با میانگین جابه‌جایی بیش از 0.5 میلی‌متر از تجزیه و تحلیل بیشتر کنار گذاشته شدند.

تجزیه و تحلیل گروهی با آزمون‌های جایگشت ناپارامتری با استفاده از SnPM1362 (http://www.nisox.org/Software/SnPM13/) برای دستیابی به همگنی روش‌شناختی در مقیاس‌های تحلیلی انجام شد. آزمون های t جایگشت یک نمونه ای اثرات هر یک از شرایط کار را در هر گروه ارزیابی کردند. پس از آزمون‌های F مبتنی بر جایگشت اکتشافی، تفاوت‌های گروهی از طریق آزمون‌های t جایگشت دو نمونه‌ای، همگی با ۱۰،{9}} جایگشت و سن و جنس به‌عنوان متغیرهای کمکی ارزیابی شدند. مقایسه FLE و TLE شامل سمت صرع به عنوان یک متغیر کمکی اضافی بود (شکل 1). معنی داری آماری در P دو دنباله تعیین شد<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.

داده های عملکردی MRI: سیستم های متعارف و گرادیان اصلی

ما اثرات کار را در هفت سیستم عملکردی حالت استراحت 35 (شکل 2) اندازه‌گیری کردیم: بینایی، جسمی حرکتی، توجه پشتی، برجستگی (یا توجه شکمی)، (پارا) لیمبیک، کنترل جلو-پاریتال و DMN. برای هر تضاد کار، وزن‌ها را از تمام بسته‌های اطلس 64 مغز شفر (200 مقیاس ROI، فضای MNI) با استفاده از FSL-6.0.2، میانگین وزن‌های ROI متعلق به یک سیستم معین و آنها را برای سن و جنس از طریق رگرسیون چندگانه تنظیم کرد. ما اثرات وظیفه را در امتداد گرادیان اتصال عملکردی اصلی در فضای سطح (مواد تکمیلی) نمایه کردیم.

گرادیان از داده‌های fMRI در حالت استراحت 100 شرکت‌کننده پروژه اتصال انسانی (HCP) از طریق کاهش ابعاد غیرخطی معیارهای اتصال عملکردی ثبت‌شده در سطح محاسبه شد. 66،67 اکتساب HCP و پیش پردازش در جاهای دیگر به تفصیل شرح داده شده است.68 گرادیان گسسته شد در 20 سطل با اندازه مساوی، همانطور که قبلاً 39،65 گزارش شده است. مکان‌های قشری به هر سطل، با نواحی حسی/حرکتی به سطل 1 و مناطق transmodal به سطل بیستم اختصاص داده شد. برای هر شرکت‌کننده و تضاد تکلیف، وزن‌های متوسط ​​در هر سطل را از طریق یک رویکرد پنجره کشویی69 استخراج کردیم و آنها را برای سن و جنس از طریق رگرسیون چندگانه تنظیم کردیم.

در کنترل‌ها، آزمون‌های t جایگشت یک‌نمونه‌ای اثرات کار را در هر سیستم یا شیب بن ارزیابی کردند. ما امتیازات انحراف (Z) را برای تعیین غیرعادی بودن اثرات در بیماران محاسبه کردیم [Zpat=(Actpat−μCTR)/σCTR]، که در آن μCTR و σCTR با میانگین و انحراف استاندارد سطح سیستم یا bin- مطابقت دارند. 70،71 برای هر سیستم یا gradient bin، انحرافات نمره Z از صفر در بیماران با آزمون‌های t تک نمونه‌ای دو دنباله و مبتنی بر جایگشت ارزیابی شد. FLE و TLE از طریق آزمون‌های t دو نمونه‌ای دو دنباله مبتنی بر جایگشت مقایسه شدند. ما همچنین تفاوت‌های کلی بین منحنی‌های اثرات کار طبقه‌بندی‌شده با گرادیان (منطقه بین منحنی‌ها، AbC) را با استفاده از یک آزمون جایگشت ناپارامتری بر اساس تکنیک‌های تحلیل داده‌های عملکردی (FDA)72 (مواد تکمیلی) ارزیابی کردیم. ما از 10000 جایگشت برای همه آزمایش‌ها استفاده کردیم و اندازه‌های اثر d کوهن را گزارش کردیم. P-ارزش FDR برای چندین سیستم یا سطل گرادیان تنظیم شد. مقایسه‌ها به P تصحیح نشده می‌رسند<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

همبستگی داده های fMRI با متغیرهای شناختی و بالینی

در سراسر مقیاس‌ها، ما همبستگی تأثیرات وظیفه را با عملکرد شناختی در همه شرکت‌کنندگان با استفاده از تحلیل‌های مبتنی بر جایگشت که مستلزم 10،{4}} جایگشت است، ارزیابی کردیم. رگرسیون مبتنی بر وکسل با SnPM13 انجام شد. سن، جنس و گروه متغیرهای مزاحم بودند. ارتباط بین نمرات شناختی و معیارهای fMRI در زبان، حافظه کاری و ROIهای منفی تکلیف بررسی شد (شکل 1). اثرات در PFWE دو دم و وکسل عاقل گزارش شده است<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.

در دسترس بودن داده ها

داده‌هایی برای بازتولید یافته‌های گروه اصلی در NeuroVault (https://identifiers.org/neurovault.collection:13042) موجود است. سایر داده‌ها به دلیل داشتن اطلاعاتی که می‌تواند حریم خصوصی شرکت‌کنندگان در تحقیق را به خطر بیندازد، در دسترس عموم نیست. کد نمونه در این آدرس موجود است: https://github.com/lcaciagl/ Language_WM_FLE_در مقابل{4}}TLE.

نتایج

داده های عصب روانشناختی و عملکرد کار fMRI

بیماران مبتلا به FLE با کنترل ها و/یا هنجارهای منتشر شده برای اکثر اقدامات شناختی متفاوت بودند (همه PFDR<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 (>دقت متوسط ​​80% در هر دو گروه بیمار). برای حافظه کاری بصری، عملکرد در FLE بدتر از کنترل ها بود، با تفاوت های مشخص تر برای دشواری کار بالاتر. هیچ تفاوتی بین FLE و TLE وجود نداشت. جدول تکمیلی 1 جزئیات مربوط به نمرات عملکرد کار fMRI و آمار مرتبط را ارائه می دهد.

fMRI شناختی: خلاصه

در طول وظایف زبان، ما کاهش فعال سازی فرونتال و کاهش غیرفعال سازی گره های DMN را در FLE در مقایسه با گروه کنترل پیدا کردیم. در طول حافظه کاری، FLE کاهش فعال سازی frontoparietal، کاهش غیرفعال سازی DMN و بی نظمی جهانی استخدام مرتبط با کار را نشان داد. برای حافظه کاری بصری، ما ترکیبی از (i) افزایش فعال‌سازی frontoparietal و غیرفعال‌سازی کمتر DMN را نسبت به کنترل‌ها برای خواسته‌های کار سطح پایین مشاهده کردیم، به دنبال آن (ii) کاهش فعال‌سازی frontoparietal برای خواسته‌های کار بالاتر. الگوهای اختلال در FLE و TLE به طور گسترده همپوشانی دارند. با این حال، غیرفعال‌سازی DMN تغییر یافته در FLE مشهودتر بود، در حالی که کاهش فعال‌سازی نواحی زبان خلفی در TLE مشخص‌تر بود.

بخش های بعدی این یافته ها را به تفصیل شرح می دهد. برای تجزیه و تحلیل‌های مبتنی بر وکسل، شکل‌ها نقشه‌های کل مغز و طرح کلی اصلاح‌شده و همچنین یافته‌های اصلاح‌نشده برای کامل بودن را با شواهد معیار نشان می‌دهند.75 همانطور که در بالا توضیح داده شد، آزمایش‌های آماری مبتنی بر وکسل بر روی اثرات در نواحی از پیش تعیین‌شده قشر متمرکز شده‌اند. فقط در مورد یافته های بازمانده از تصحیح وکسل FWE برای مقایسه های متعدد بحث کنید. جزئیات آماری در جداول تکمیلی 2-17 ارائه شده است.

FMRI روانی کلامی

در گروه کنترل، تکلیف روانی کلامی قشر پیشانی-گیجگاهی، هیپوکامپ و نواحی زیر قشری را فعال کرد (شکل 2). غیرفعال‌سازی نواحی DMN را شامل می‌شود، از جمله قشر میانی پری فرونتال، جداری داخلی و قشر زاویه‌ای. تجزیه و تحلیل سیستم‌ها چشم‌اندازی مجموعه‌ای را در مورد این یافته‌ها ارائه می‌کند، که فعال‌سازی سیستم‌های کنترل جلو-پاریتال و برجسته‌سازی را نشان می‌دهد (=0.10/0.08، PFDR{{6} }}.004/0.020)، و تمایلات برای غیرفعال کردن کل DMN ({10}} −0.06، Punc=0.038). پروفایل مبتنی بر گرادیان، نواحی قشری را بر اساس سلسله مراتب حسی به ترانس وجهی مرتب کرد، که نشان می‌دهد: (من) اثرات مثبت در انتهای گرادیان یک‌وجهی، که بازتاب فعال‌سازی نواحی حسی بصری/اولیه است. (ب) اثرات مثبت در امتداد بخش‌های میانی و سمت راست، که نشان‌دهنده توجه (همراه ادراکی) و پردازش اجرایی با مرتبه بالا است. و (iii) یک انحراف منفی در راس گرادیان transmodal، ضبط غیرفعال کردن حالت پیش فرض (همه PFDR<0.05).

در سطح وکسل (شکل 3A)، بیماران مبتلا به FLE فعال شدن شکنج فرونتال میانی و تحتانی چپ، نواحی گیجگاهی میانی-قدامی و میانی-خلفی را کاهش دادند (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.

تولید فعل fMRI

در گروه کنترل، وظیفه تولید فعل، قشر پیشانی-گیجگاهی و نواحی زیر قشری را فعال کرد (شکل 2D). جدا از تسلط کلامی، قشر گیجگاهی خلفی چپ و شکنج زاویه‌ای به نقشه فعال‌سازی وظیفه تعلق داشتند. فعال‌سازی شامل کنترل پیشانی، DMN، برجستگی و سیستم‌های توجه پشتی بود (=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).

در سطح وکسل (شکل 3D)، FLE در مقایسه با گروه شاهد کاهش فعال سازی فرونتال تحتانی سمت چپ و کاهش غیرفعال سازی زاویه راست را نشان داد (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).

حافظه کاری کلامی fMRI

در کنترل‌ها، تکلیف حافظه کاری شفاهی باعث فعال‌سازی دو طرفه جلو-پاریتال (شکل 4A)، نقشه‌برداری روی توجه پشتی و سیستم‌های کنترل شد (=0.2{3}}/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).

در سطح وکسل (شکل 5A)، کاهش فعال سازی فرونتوپاریتال و کاهش غیرفعال سازی مناطق DMN در FLE در مقابل کنترل ها (PFWE) وجود داشت.<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.

حافظه کاری بصری fMRI

در گروه‌های کنترل، کنتراست 1–{1}} پشت (شکل 4D) باعث فعال‌سازی و غیرفعال‌سازی دو طرفه پیشانی پاریتال نواحی DMN خط وسط می‌شود. متضاد تقاضاهای حافظه کاری زیاد در مقابل کم (2-1 پشت) افزایش استخدام frontoparietal را نشان داد (شکل 4G). تجزیه و تحلیل سیستم‌ها (شکل‌های 4E و H) توجه پشتی و فعال‌سازی سیستم کنترل جلو-پاریتال را شناسایی کرد ({7}}.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).

برای مقایسه کنتراست پشتی 1–{2}} از نظر وکسل (شکل 5D)، افزایش فعال‌سازی فرونتال جداری و خلفی جانبی و همچنین کاهش غیرفعال‌سازی نواحی DMN قدامی در FLE نسبت به گروه کنترل وجود داشت (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.

برای تجزیه و تحلیل‌های کنتراست پشتی 2-1 وکسل (شکل 5G)، هر دو FLE و TLE (تصویر تکمیلی 1) نسبت به کنترل‌ها فعال‌سازی فروناپاریتال کمتری را نشان دادند (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.

همبستگی اندازه گیری های fMRI با عملکرد شناختی

برای تکالیف fMRI زبان، فعال‌سازی فرونتال پایین‌تر با تسلط کلامی خارج از اسکنر و نمرات نام‌گذاری همراه بود. نامگذاری همچنین با فعال سازی زمانی جانبی، به ویژه در طول تولید فعل fMRI، همبستگی مثبت داشت (شکل 6A). برعکس، غیرفعال شدن کمتر پرکونوئوس دو طرفه در طول FMRI روانی کلامی و نواحی زمانی خلفی راست در طول تولید فعل fMRI به ترتیب با عملکرد کمتر خارج از اسکنر و عملکرد نامگذاری مرتبط است (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).

برای fMRI حافظه کاری شفاهی، نمرات بازه رقمی خارج از اسکنر با (i) فعال سازی دو طرفه جلویی در حین حافظه کاری کلامی (PFWE) همبستگی مثبت دارد.<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).

برای 2-1 حافظه کاری بصری پشت fMRI، نمرات عملکرد تکلیف تصویری 2 پشت (در اسکنر) با (i) فعال سازی دو طرفه جلویی پاریتال در سطح وکسل (PFWE) همبستگی مثبت داشت.<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).

شکل 6 همبستگی اندازه گیری های تصویربرداری عملکردی با عملکرد شناختی. رندرهای مغز و بخش‌هایی در سمت چپ، نقشه‌های آماری رگرسیون‌های چندگانه ناپارامتری را نشان می‌دهند که ارتباط بین fMRI زبان (تولید فعل) و امتیازات نام‌گذاری (A) و بین fMRI حافظه کاری (تکلیف کلامی) و نمرات فاصله رقمی (D) را بررسی می‌کنند. مقیاس رنگ سرد/گرم به ترتیب به تداعیات منفی/مثبت اشاره دارد. نقشه ها در P نشان داده شده است< 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