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02 mai 2017

La connectivité fonctionnelle de l'état de repos du cerveau est préservée sous anesthésie de Sevoflurane chez les patients

Aperçu: G.M.
Les études de connectivité fonctionnelle jouent un rôle important dans la compréhension de la relation entre les connexions réseau et le phénotype comportemental des personnes avec un trouble envahissant du développement  (TED).
L'anesthésie générale est un facteur de confusion dans les études d'imagerie fonctionnelle en raison de son effet sur la connectivité fonctionnelle. L'objectif de cette étude est d'examiner la connectivité fonctionnelle de l'état de repos (RS-FC) sous anesthésie de sévoflurane chez des personnes avec TED.
Les données des sujets ont été comparées aux données de seize témoins sans TED non anesthésiés.
Un total de 13 patients a été étudié. Six réseaux ont été étudiés, le réseau de mode par défaut (DMN), le réseau de contrôle exécutif (ECN), le réseau de salience (SN) ainsi que les réseaux auditifs, visuels et sensori-moteurs.
Les rapports précédents ont suggéré que même des niveaux d'anesthésie légers pourraient réduire les niveaux globaux de fluctuation dans les principaux réseaux de cerveau tels que DMN et ECN. Cependant, ces résultats fournissent des preuves solides que ces réseaux peuvent supporter des niveaux d'activité détectables chez les patients avec TED, même avec des niveaux profonds d'anesthésie. 


Brain Connect. 2017 Apr 26. doi: 10.1089/brain.2016.0448.

Brain Resting State Functional Connectivity is preserved under Sevoflurane Anesthesia in patients with Pervasive Developmental disorders - a pilot study

Author information

1
Toronto Western Hospital, 26625, Department of Anesthesia , 399 Bathurst Street , Toronto, Canada , M5T 2S8 ; lashmi.venkatraghavan@uhn.on.ca.
2
Toronto Western Hospital, 26625, Department of Anesthesia, Toronto, Canada ; acharya.suparna@gmail.com.
3
University of Manitoba, 8664, Anesthesia, Winnipeg, Manitoba, Canada ; vpw130@mail.usask.ca.
4
King\'s College Hospital NHS Foundation Trust, 8948, Anesthesia, London, London, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland ; audreytan@me.com.
5
Hospital of the University of Pennsylvia, Division of Neuroradiology, Department of Radiology, Philadelphia, Pennsylvania, United States ; Michael.Jurkiewicz@utorotnto.ca.
6
Toronto Western Hospital, 26625, Joint Department of Medical imaging, Toronto, Canada ; mikulis@mac.com.
7
Toronto Western Hospital, 26625, Joint Department of Medical imaging, Toronto, Ontario, Canada ; crawley@uhnres.utoronto.ca.

Abstract

Background Functional connectivity studies play a huge role in understanding the relationship between the network connections and the behavioral phenotype of patients with Pervasive developmental disorders (PDD). However, some patients with PDD may not tolerate the imaging procedure while awake and they often need general anesthesia. General anesthesia is a confounding factor in functional imaging studies due to its effect on the functional connectivity. The objective of this study is to look at the resting state functional connectivity (RS-FC) under sevoflurane anesthesia in patients with pervasive developmental disorders. Method Adults with PDD scheduled for MRI of the brain under general anesthesia were recruited for the study. Resting state fMRI scans were acquired in all patients on a 3-Tesla scanner at 1 Minimum Alveolar Concentration (MAC) of sevoflurane. During the study period, end-tidal carbon dioxide and blood pressure were maintained at baseline value. Spontaneous BOLD fluctuations were measured, and a seed-voxel analysis done to identify the resting state networks. Subjects' data were compared with data from sixteen non-anesthetised healthy controls.. Results A total of 13 patients was studied. Six networks were investigated, the default mode network (DMN), executive control network (ECN), salience network (SN) as well as the auditory, visual and sensorimotor networks. At 1 MAC sevoflurane anesthesia, RS-FC was preserved in all the networks. Secondary analysis of connectivity showed a decrease in connectivity within the thalamus and an increase in DMN-ECN and DMN-SN cross-network connectivity in the anesthetized patient group compared to healthy controls. Conclusion Previous reports suggested that even mild levels of anesthesia could reduce overall fluctuation levels in major brain networks such as the DMN and ECN. However, our results provide strong evidence that these networks can sustain detectable levels of activity in patients with pervasive developmental disorders even under deep levels of anesthesia.

KEYWORDS:

Anesthesiology; Autism; Default mode network; Resting-state functional connectivity magnetic resonance imaging (R-fMRI)
PMID: 28443736
DOI: 10.1089/brain.2016.0448

16 août 2014

Atypical resting synchrony in autism spectrum disorder

Traduction: G.M.

Hum Brain Mapp. 2014 Aug 13. doi: 10.1002/hbm.22604. [Epub ahead of print]

Synchronicité de repos atypique dans le trouble du spectre autistique

Author information

  • 1Diagnostic Imaging, Hospital for Sick Children, Toronto, Ontario; Institute of Medical Science, University of Toronto, Toronto, Ontario; Neurosciences and Mental Health, Hospital for Sick Children Research Institute, Toronto, Ontario.

Abstract

Autism spectrum disorder (ASD) is increasingly understood to be associated with aberrant functional brain connectivity. Few studies, however, have described such atypical neural synchrony among specific brain regions. 
Here, we used magnetoencephalography (MEG) to characterize alterations in functional connectivity in adolescents with ASD through source space analysis of phase synchrony. Resting-state MEG data were collected from 16 adolescents with ASD and 15 age- and sex-matched typically developing (TD) adolescents. 
Le trouble du spectre autistique (TSA) est de plus en plus compris comme étant associé à connectivité cérébrale fonctionnelle aberrante. Peu d'études ont toutefois décrit une telle synchronie neurale atypique dans les régions spécifiques du cerveau. 
Ici, nous avons utilisé la magnéto-encéphalographie (MEG) pour caractériser les modifications de la connectivité fonctionnelle chez les adolescents avec TSA par l'analyse de l'espace source de la phase synchronie. 
Les données de la MEG à l'état ​​de repos ont été recueillies auprès de 16 adolescents autistes et 15 (TD) adolescents appariés en âge et en sexe se développent typiquement. 

Atlas-guided reconstruction of neural activity at various cortical and subcortical regions was performed and inter-regional phase synchrony was calculated in physiologically relevant frequency bands. Using a multilevel approach, we characterized atypical resting-state synchrony within specific anatomically defined networks as well as altered network topologies at both regional and whole-network scales. 

Adolescents with ASD demonstrated frequency-dependent alterations in inter-regional functional connectivity. Hyperconnectivity was observed among the frontal, temporal, and subcortical regions in beta and gamma frequency ranges. In contrast, parietal and occipital regions were hypoconnected to widespread brain regions in theta and alpha bands in ASD. Furthermore, we isolated a hyperconnected network in the gamma band in adolescents with ASD which encompassed orbitofrontal, subcortical, and temporal regions implicated in social cognition. 
Les adolescents avec TSA montrent des altérations dépendant de la fréquence de la connectivité fonctionnelle inter-régionale. L'hyperconnectivité a été observée dans les régions frontales, temporales et sous-corticales dans des fréquences bêta et gamma.
En revanche, les régions pariétale et occipitale ont été hypo connectée des régions générales du cerveau dans les bandes thêta et alpha dans les TSA. En outre, nous avons isolé un réseau hyperconnecté dans la bande gamma chez les adolescents avec TSA qui englobaient les régions orbitofrontale, sous-corticale, et les régions temporale impliquées dans la cognition sociale.

Results from graph analyses confirmed that frequency-dependent alterations of network topologies exist at both global and local levels. We present the first source-space investigation of oscillatory phase synchrony in resting-state MEG in ASD. This work provides evidence of atypical connectivity at physiologically relevant time scales and indicates that alterations of functional connectivity in adolescents with ASD are frequency dependent and region dependent.
Les résultats des analyse de graphiques ont confirmé que des modifications dépendant de la fréquence de topologies de réseau existent à la fois au niveau global et local.  
Nous présentons la première enquête espace-source (?) de la synchronie oscillatoire de phase à l'état-repos avec la MEG dans les TSA.  
Ce travail apporte la preuve de la connectivité atypique à des échelles de temps physiologiquement pertinents et indique que des modifications de la connectivité fonctionnelle chez les adolescents avec TSA sont dépendents de la fréquence et de la localisation.

PMID: 25116896