Αποδιοργάνωση της γλώσσας και των συστημάτων εργασίας μνήμης στην επιληψία μετωπιαίου έναντι κροταφικού λοβού Μέρος 1

Η γνωστική εξασθένηση είναι μια κοινή συννοσηρότητα της επιληψίας και επηρεάζει αρνητικά τα άτομα με επιληψία τόσο του μετωπιαίου λοβού (FLE) όσο και του κροταφικού λοβού (TLE). Ενώ τα νευρικά του υποστρώματα έχουν διερευνηθεί εκτενώς στο TLE, οι μελέτες λειτουργικής απεικόνισης στο FLE είναι σπάνιες. Σε αυτή τη μελέτη, διαμορφώσαμε το προφίλ των νευρικών διεργασιών που υποκρύπτουν τη γνωστική εξασθένηση στο FLE και συγκρίναμε άμεσα το FLE και το TLE για να καθορίσουμε κοινά σημεία και διαφορές. Διερευνήσαμε 172 ενήλικες συμμετέχοντες (56 με FLE, 64 με TLE και 52 μάρτυρες) χρησιμοποιώντας νευροψυχολογικά τεστ και τέσσερις λειτουργικές εργασίες MRI που διερευνούν την εκφραστική γλώσσα (λεκτική ευχέρεια, δημιουργία ρημάτων) και τη μνήμη εργασίας (λεκτική και οπτικο-χωρική).

Η επιληψία είναι μια νευρολογική διαταραχή που επηρεάζει τις σωματικές και γνωστικές λειτουργίες του ατόμου. Πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι η επιληψία επηρεάζει τη μνήμη, αλλά αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια. Αν και τα άτομα με επιληψία μπορεί να εμφανίσουν κάποια προβλήματα βραχυπρόθεσμης μνήμης, η μακροπρόθεσμη μνήμη των περισσότερων ασθενών δεν επηρεάζεται σημαντικά. Υπάρχουν ακόμη και κάποιες μελέτες που υποδηλώνουν ότι η επιληψία μπορεί να βελτιώσει τη μνήμη σε ορισμένες περιπτώσεις.

Τα άτομα με επιληψία μπορούν να ανακτήσουν τη μνήμη και τη γνωστική τους λειτουργία μετά τη θεραπεία. Η θεραπεία για την επιληψία συχνά περιλαμβάνει φάρμακα και χειρουργική επέμβαση, η οποία μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο των συμπτωμάτων και στη μείωση του αντίκτυπου στη μνήμη και σε άλλες γνωστικές λειτουργίες του ασθενούς. Μετά τη λήψη της θεραπείας, πολλοί ασθενείς διαπιστώνουν ότι η μνήμη και οι άλλες γνωστικές τους ικανότητες βελτιώνονται, καθιστώντας ευκολότερο για αυτούς να λαμβάνουν καλές αποφάσεις στη ζωή τους.

Επιπλέον, ορισμένες έρευνες δείχνουν ότι η επιληψία μπορεί να προάγει τη βελτίωση της μνήμης. Έρευνες έχουν βρει ότι σε ορισμένες περιπτώσεις, τα άτομα με επιληψία βιώνουν θαυματουργά αποτελέσματα μνήμης γνωστά ως «παραφυσική μνήμη». Αυτά τα αποτελέσματα μπορεί να βελτιώσουν τη μνήμη των ασθενών, διευκολύνοντας τους να θυμούνται πράγματα και να λαμβάνουν καλύτερες αποφάσεις.

Επομένως, η επιληψία δεν είναι μια εντελώς αρνητική ασθένεια και δεν επηρεάζει απαραίτητα τη μνήμη και τη γνωστική λειτουργία του ασθενούς. Μάλιστα, μετά τη θεραπεία, πολλοί ασθενείς μπορούν να ανακτήσουν τη μνήμη και τις γνωστικές τους ικανότητες και σε ορισμένες περιπτώσεις να βελτιώσουν τη μνήμη. Εάν εσείς ή κάποιο αγαπημένο σας πρόσωπο πάσχετε από επιληψία, βεβαιωθείτε ότι λαμβάνετε άμεση ιατρική περίθαλψη για την ανακούφιση των συμπτωμάτων και τη βελτίωση της ποιότητας ζωής σας. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη μας. Το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη επειδή το Cistanche deserticola είναι ένα παραδοσιακό κινέζικο φαρμακευτικό υλικό με πολλά μοναδικά αποτελέσματα, ένα από τα οποία είναι η βελτίωση της μνήμης. Η αποτελεσματικότητα του κιμά προέρχεται από τα διάφορα ενεργά συστατικά που περιέχει, όπως οξύ, πολυσακχαρίτες, φλαβονοειδή κ.λπ. Αυτά τα συστατικά μπορούν να προάγουν την υγεία του εγκεφάλου με διάφορους τρόπους.

Κάντε κλικ στο Γνωρίζω για να βελτιώσετε τη βραχυπρόθεσμη μνήμη

Οι ομάδες ασθενών ήταν συγκρίσιμες ως προς τη διάρκεια της νόσου και το φορτίο αντισπασμωδικών φαρμάκων. Επινοήσαμε μια προσέγγιση πολλαπλών κλιμάκων για τη χαρτογράφηση της ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της γνωστικής λειτουργίας και της αναδιοργάνωσης παρακολούθησης σε FLE και TLE. Οι αναλύσεις που βασίζονται σε Voxel συμπληρώθηκαν με τη δημιουργία προφίλ των αποτελεσμάτων εργασιών σε καθιερωμένα μοτίβα λειτουργικής οργάνωσης του εγκεφάλου: (i) κανονικά λειτουργικά συστήματα σε κατάσταση ηρεμίας. και (ii) την κύρια κλίση λειτουργικής συνδεσιμότητας, η οποία κωδικοποιεί μια συνεχή μετάβαση των περιφερειακών προφίλ συνδεσιμότητας, αγκυροβολώντας χαμηλότερου επιπέδου αισθητήριες και διατροπικές περιοχές του εγκεφάλου στα αντίθετα άκρα ενός φάσματος. Δείχνουμε ότι η γνωστική εξασθένηση στο FLE σχετίζεται με μειωμένη ενεργοποίηση σε συστήματα προσοχής και εκτελεστικά συστήματα, καθώς και με μειωμένη απενεργοποίηση του συστήματος προεπιλεγμένης λειτουργίας, ενδεικτικό μιας μεγάλης κλίμακας αποδιοργάνωσης της πρόσληψης που σχετίζεται με εργασίες.
Οι απεικονιστικές υπογραφές της δυσλειτουργίας στο FLE είναι σε γενικές γραμμές παρόμοιες με εκείνες στο TLE, αλλά ορισμένα μοτίβα είναι ειδικά για το σύνδρομο: η αλλαγμένη απενεργοποίηση της προεπιλεγμένης λειτουργίας είναι πιο εμφανής στο FLE, ενώ η εξασθενημένη στρατολόγηση των μεταγενέστερων γλωσσικών περιοχών κατά τη διάρκεια μιας εργασίας με σημασιολογικές απαιτήσεις είναι πιο έντονη. στο TLE. Οι λειτουργικές ανωμαλίες στο FLE και το TLE εμφανίζονται συνολικά διαμορφωμένες από το φορτίο της νόσου. Συνολικά, η μελέτη μας αποσαφηνίζει τις νευρικές διεργασίες που υποκρύπτουν τη διαταραχή της γλώσσας και της εργασιακής μνήμης στο FLE, εντοπίζει κοινές και ειδικές για το σύνδρομο αλλοιώσεις στις δύο πιο κοινές εστιακές επιληψίες και ρίχνει φως στη συμπεριφορά του συστήματος που μπορεί να επιδέχεται μελλοντικές στρατηγικές αποκατάστασης.
1 Department of Bioengineering, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania 19104, USA

2 Department of Clinical and Experimental Epilepsy, UCL Queen Square Institute of Neurology, London WC1N 3BG, UK

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

4 Εργαστήριο Multimodal Imaging and Connectome Analysis Laboratory, McConnell Brain Imaging Centre, Montreal Neurological Institute, Montreal, Quebec H3A 2B4, Canada

5 Τμήμα Νευρολογίας, Ludwig-Maximilians-Universität, 81377 Μόναχο, Γερμανία

6 Μονάδα Επιληψίας, Hospital Clínic de Barcelona, ​​IDIBAPS, 08036 Βαρκελώνη, Ισπανία

7 Τμήμα Ψυχιατρικής και Ψυχοθεραπείας, Κεντρικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας, Ιατρική Σχολή Mannheim, Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης, Mannheim, Γερμανία

8 Τμήμα Νευρολογίας, Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Βιέννης, Βιέννη, Αυστρία

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

10 Νευροακτινολογική Ακαδημαϊκή Μονάδα, UCL Queen Square Institute of Neurology, University College London, Λονδίνο, UK

11 Department of Medicine, Division of Neurology, Queen's University, Kingston, Ontario, Canada

12 Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA 19104, USA

13 Department of Electrical and Systems Engineering, 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

Εισαγωγή

Η επιληψία μετωπιαίου λοβού (FLE), το δεύτερο πιο συχνό σύνδρομο εστιακής επιληψίας μετά την επιληψία του κροταφικού λοβού (TLE), είναι συχνά ανθεκτική στα φάρμακα και αρνητική στη μαγνητική τομογραφία. 1–3 Η γνωστική εξασθένηση είναι κοινή τόσο σε FLE όσο και σε TLE και επηρεάζει αρνητικά την ποιότητα ζωής και ψυχοκοινωνική λειτουργία.4 Η εξασθενημένη επεισοδιακή μνήμη και η σημασιολογική γνώση είναι κοινές στο TLE, αν και συχνά συνυπάρχουν δυσεκτελεστικά χαρακτηριστικά.5,6 Αντίθετα, το FLE έχει μια λιγότερο εδραιωμένη γνωστική υπογραφή, με πολλούς γνωστικούς τομείς να επηρεάζονται, όπως η επιδεξιότητα, η προσοχή, η μνήμη εργασίας. , λεκτική ευχέρεια, εκτελεστικές λειτουργίες και επεισοδιακή μνήμη.7–11 Το εάν τα γνωστικά προφίλ στο FLE και το TLE μπορεί να είναι διαφορετικά παραμένει αμφιλεγόμενο και αρκετές έρευνες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αυτά τα σύνδρομα δεν μπορούν να γίνουν διακρίσεις με βάση γνωστικά μέτρα.8,12,13 πρότεινε ότι η επεισοδιακή εξασθένηση της μνήμης είναι πιο έντονη στο TLE, ενώ οι εκτελεστικές λειτουργίες μπορεί να επηρεαστούν περισσότερο στο FLE.7,14-16
Η λειτουργική μαγνητική τομογραφία βάσει εργασιών (fMRI) διερευνά τους νευρικούς συσχετισμούς της γνωστικής εξασθένησης στην επιληψία. Στο TLE, η αλλοιωμένη βρεγματική και μεσιοχρονική ενεργοποίηση και συνδεσιμότητα αποτελούν τη βάση της εξασθένησης της εργασιακής μνήμης,17,18 ενώ οι γλωσσικές μελέτες fMRI υποδεικνύουν αλλαγμένα μετωπιοκοταφικά λειτουργικά προφίλ, με περίπλοκη ενδο-και μεσοημισφαιρική αναδιοργάνωση.19-25 Αντίθετα, λίγες μελέτες διερεύνησαν FLE.26 Παιδιά με Η FLE είχε μειωμένη μετωπο- κροταφική συνδεσιμότητα κατά τη διάρκεια fMRI μνήμης εργασίας αλλά καμία ουσιαστική μεταβολή στην ενεργοποίηση της περιοχής.27 Σε ενήλικες με FLE, αναφέραμε προηγουμένως ενισχυμένη μετωποκροταφική ενεργοποίηση κατά τη διάρκεια κωδικοποίησης επεισοδιακής μνήμης και μειωμένη μεσιοχρονική ενεργοποίηση σε άτομα με φτωχότερη μνήμη.28

Η μη φυσιολογική κινητική και βρεγματική δραστηριότητα μπορεί να αποτελεί τη βάση της μειωμένης επιδεξιότητας.29 Συνολικά, λείπει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των νευρικών υποστρωμάτων της γνωστικής έκπτωσης στο FLE.

Εδώ, στοχεύσαμε να χαρακτηρίσουμε τη λειτουργική νευροανατομία της εκφραστικής γλώσσας και της μνήμης εργασίας, τις γνωστικές λειτουργίες που εξαρτώνται από την επεξεργασία του μετωπιαίου λοβού,30,31 σε άτομα με ανθεκτικό στα φάρμακα FLE που υποβλήθηκαν σε νευροψυχολογικές εξετάσεις και τέσσερις εργασίες fMRI. Συγκρίναμε τα άτομα με FLE με (i) υγιείς μάρτυρες και (ii) μια «ομάδα ελέγχου ασθενών» ατόμων με TLE, συγκρίσιμη ως προς τη διάρκεια της επιληψίας και το φορτίο αντιεπιληπτικών φαρμάκων (ASM), που μας επέτρεψε να καθορίσουμε κοινό και σύνδρομο συγκεκριμένα χαρακτηριστικά.

Επινοήσαμε ένα πλαίσιο λειτουργικής χαρτογράφησης πολλαπλών κλιμάκων για να διερευνήσουμε το τοπίο της ενεργοποίησης και απενεργοποίησης του εγκεφάλου κατά τη διάρκεια της γνωστικής λειτουργίας 32-34 και να καταγράψουμε την αναδιοργάνωση που σχετίζεται με την ασθένεια. Κάτω από μια άποψη συνόλου σχετικά με την αναδιαμόρφωση της δραστηριότητας του εγκεφάλου που σχετίζεται με εργασίες, συμπληρώσαμε τους παραδοσιακούς χάρτες fMRI που βασίζονται σε voxel, οι οποίοι διασαφηνίζουν υπογραφές που σχετίζονται με εργασίες σε περιφερειακό επίπεδο, προσδιορίζοντας τα αποτελέσματα εργασιών σε δύο μοτίβα οργάνωσης του εγκεφάλου: (i) καθιερωμένη ανάπαυση -κατάσταση λειτουργικών συστημάτων35; και (ii) την κύρια κλίση λειτουργικής συνδεσιμότητας.36,37

Η κλίση, συγκεκριμένα, περιγράφει μια συνεχή μετάβαση της νευρικής λειτουργίας που αγκυρώνει μονοτροπικές αισθητήριες περιοχές και διατροπικές περιοχές υψηλής τάξης σε δύο αντίθετα άκρα ενός φάσματος, παρέχοντας έναν άξονα υποπεριφερειακής οργάνωσης του φλοιού και ανακεφαλαιώνοντας καθιερωμένα μοντέλα φλοιικής ιεραρχίας.38

Έτσι, η κλίση προσφέρει ένα συμπαγές, αλλά επίσημο, πλαίσιο για τον χαρακτηρισμό οργανωτικών πτυχών της γνωστικής δραστηριότητας, το οποίο μας επιτρέπει (i) να περιγράψουμε υπογραφές εργασίας-fMRI στο πλαίσιο μιας συνολικής ισορροπίας αισθητηριοκινητικής και ανώτερης, αντιληπτικά αποσυνδεδεμένης επεξεργασίας, όπως Παραδείγματος χάρη, η εργασία σε υγιείς ενήλικες39–41 και άτομα με TLE που εκτελούσαν μια εργασία διαχωρισμού προτύπων42. και (ii) εξάγουν παγκόσμιες μετρήσεις που ποσοτικοποιούν τις διαφορές ομάδων στην αναδιοργάνωση σε επίπεδο συστημάτων που σχετίζονται με εργασίες. Μεταφέροντας περιφερειακές απόψεις, σε επίπεδο συστήματος και σε παγκόσμιο επίπεδο σχετικά με τις νευρικές υπογραφές της γνωστικής έκπτωσης στην επιληψία, η προσέγγισή μας συλλογικά αποδεικνύεται ευαίσθητη τόσο σε εντοπισμένες όσο και σε ανωμαλίες ανώτερης τάξης.

Αναμέναμε εξασθένηση της εκφραστικής γλώσσας και της εργασιακής μνήμης στο FLE. Υποθέσαμε ότι αυτή η απομείωση θα υποστηριζόταν από (i) μειωμένη ενεργοποίηση περιοχών που εμπλέκονται κατά την εκτέλεση εργασιών, δηλαδή περιοχών «θετικών εργασιών». (ii) μειωμένη απενεργοποίηση των περιοχών προεπιλεγμένης λειτουργίας (DMN), δηλαδή περιοχών «αρνητικής εργασίας». και (iii) παγκόσμια αποδιοργάνωση της στρατολόγησης του γνωστικού συστήματος, όπως ποσοτικοποιείται μέσω αναλύσεων βαθμίδωσης. Υποθέσαμε επίσης ότι, με βάση την εγγύτητα στην επιληπτική εστία, (i) οι ανωμαλίες της μετωπικής μνήμης εργασίας και της μνήμης εργασίας σε επίπεδο συστήματος μπορεί να είναι πιο εμφανείς στον FLE από τον TLE. (ii) η ενεργοποίηση των μετωπιαίων περιοχών που σχετίζεται με τη γλώσσα θα ήταν χαμηλότερη στο FLE. και (iii) η δέσμευση των χρονικών γλωσσικών περιοχών θα ήταν χαμηλότερη στο TLE.

Στοχεύαμε επίσης να επιβεβαιώσουμε τη νευροσυμπεριφορική εγκυρότητα των εργασιών μας fMRI συσχετίζοντας απεικονιστικά μοτίβα με νευροψυχολογικά μέτρα και μέτρα απόδοσης εργασιών. Τέλος, διερευνήσαμε συσχετίσεις μεταξύ αλλοιώσεων του γνωστικού δικτύου και κλινικών χαρακτηριστικών, διερευνήσαμε τις πιθανές επιδράσεις των βλαβών του μετωπιαίου λοβού και αναπαράγαμε τα κύρια ευρήματά μας FLE σε μια πιο ομοιογενή υποομάδα ασθενών με μετωπιαία φλοιώδη δυσπλασία.

Υλικά και μέθοδοι

Αυτή η μελέτη διερεύνησε 172 συμμετέχοντες που προσλήφθηκαν από το 2007 έως το 2013: 120 ασθενείς ανθεκτικοί στα φάρμακα υπό χειρουργική εξέταση, 56 με FLE (29 γυναίκες, 30/26 αριστερά/δεξιά FLE), 64 με TLE (44 γυναίκες, 34/30 αριστερά -/δεξιός TLE) και 52 υγιείς μάρτυρες (30 γυναίκες) χωρίς νευρολογικές ή ψυχιατρικές διαγνώσεις και χωρίς οικογενειακό ιστορικό επιληψίας. Οι δημογραφικές και κλινικές λεπτομέρειες παρέχονται στον Πίνακα 1.

Η διάγνωση του FLE καθορίστηκε από ειδικούς επιληπτολόγους με βάση το ιστορικό, τη σημειολογία των επιληπτικών κρίσεων, την τηλεμετρία βίντεο-EEG και τη δομική μαγνητική τομογραφία 3 Τ. Για ένα υποσύνολο ασθενούς ήταν διαθέσιμα δεδομένα PET, υπολογιστικής τομογραφίας εκπομπής ενός φωτονίου (SPECT) και μαγνητοεγκεφαλογραφίας. Σε 29 ασθενείς, η μαγνητική τομογραφία ήταν μη αλλοιωτική (αριστερά/δεξιά: 17/12). Τα ευρήματα στους υπόλοιπους ασθενείς περιελάμβαναν περιοχές ύποπτης εστιακής δυσπλασίας του φλοιού (FCD, n=13· αριστερά/δεξιά: 6/7· παθολογικά επιβεβαιωμένη σε 8 από τους 8 ασθενείς που στη συνέχεια υποβλήθηκαν σε χειρουργική επέμβαση). δυσεμβρυοπλαστικός νευροεπιθηλιακός όγκος (DNET, n=6; αριστερά/δεξιά: 3/3); χαμηλού βαθμού νευρογλοιακό όγκο (n=3, εντάξει); πιθανή περικοιλιακή οζώδης ετεροτοπία (n=1, αριστερά). ή σαφείς ανωμαλίες σήματος, σύμφωνες με τα κλινικά ευρήματα και τα ευρήματα ΗΕΓ [n=4, αριστερά/δεξιά: 3/1; μία μετατραυματική, μία ενδομήτριας (αγγειακής) αιτιολογίας και δύο περιοχές φλοιώδους βλάβης αδιευκρίνιστης αιτιολογίας]. Ένας χάρτης συχνότητας αλλοιώσεων43 φαίνεται στο Σχ. 1.

Σε άτομα με TLE, η επιβεβαιωμένη και πλευρική εκδήλωση επιληπτικών κρίσεων στον κροταφικό λοβό επιβεβαιώθηκε με βίντεο-ΗΕΓ του μεσόστελου και του ικτικού τριχωτού της κεφαλής. Όλοι είχαν ομόπλευρη σκλήρυνση του ιππόκαμπου σε μαγνητική τομογραφία 3 Τ, όπως προσδιορίστηκε από ποιοτική νευροακτινολογική διάγνωση και/ή μέσω ποσοτικών εκτιμήσεων των όγκων του ιππόκαμπου44 και των χρόνων χαλάρωσης Τ2,45 με παθολογική επιβεβαίωση σε όσους υποβλήθηκαν στη συνέχεια σε χειρουργική επέμβαση. Η σκλήρυνση του ιπποκάμπου συνυπήρχε με ομόπλευρη DNET σε τρεις ασθενείς (αριστερά/δεξιά: 2/1) και πιθανή FCD σε έναν ασθενή (δεξιά).

Ελήφθη γραπτή ενημερωμένη συγκατάθεση από όλους τους συμμετέχοντες σύμφωνα με τα πρότυπα της Διακήρυξης του Ελσίνκι. Η πρόσληψη συμμετεχόντων εγκρίθηκε από το University College London Queen Square Institute of Neurology και την Επιτροπή Δεοντολογίας της Έρευνας των Νοσοκομείων του University College London. Κριτήρια αποκλεισμού ήταν η μη επάρκεια στα γραπτά και προφορικά αγγλικά, οι αντενδείξεις μαγνητικής τομογραφίας, η εγκυμοσύνη και η αδυναμία να δοθεί ενημερωμένη συγκατάθεση. Άτομα που παρουσίασαν εστιακές έως αμφοτερόπλευρες τονικοκλονικές κρίσεις (FBTCS)<24 h before the investigation were excluded or had their testing session rescheduled.
Οι ομάδες ήταν συγκρίσιμες για το φύλο και το (δυαδικό) φύλο, αλλά όχι για την ηλικία, η οποία χρησιμοποιήθηκε ως συμμεταβλητή σε όλες τις ομαδικές αναλύσεις. Οι ομάδες ασθενών δεν διέφεραν ως προς την ηλικία κατά την έναρξη των κρίσεων και τη διάρκεια της επιληψίας, τον αριθμό των ASM και τη χρήση λεβετιρακετάμης ή τοπιραμάτης/ζονισαμίδης, τα οποία επηρεάζουν ευνοϊκότερα ή δυσμενέστερα τη δραστηριότητα του γνωστικού συστήματος από άλλα κοινά ASM, αντίστοιχα.46,47 Οι ασθενείς με FLE είχαν περισσότερα συχνές επιληπτικές κρίσεις, μικρότερο χρονικό διάστημα από την τελευταία κρίση και πιο συχνό ιστορικό FBTCS το έτος πριν από την έρευνα από εκείνα με TLE (Πίνακας 1). Καθώς η FLE είναι ετερογενής ως προς την αιτιολογία και τα ευρήματα της μαγνητικής τομογραφίας, αναλύσαμε ξεχωριστά μια υποομάδα με πιο ομοιογενή αιτιολογία (FCD; n=13), συγκρίναμε άμεσα ασθενείς με FLE με και χωρίς αλλοιώσεις και διερευνήσαμε την επίδραση των κλινικών μεταβλητών στην απεικόνιση ευρήματα. Επιπλέον, ερευνήσαμε ξεχωριστά τις υποομάδες αριστερής και δεξιάς FLE.

Νευροψυχολογικά δεδομένα

Οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε τυποποιημένα νευροψυχολογικά τεστ48, παρέχοντας μέτρα γενικού νοητικού επιπέδου (IQ, Εθνικό τεστ ανάγνωσης ενηλίκων49), μνήμη εργασίας [ψηφιακό εύρος και κλίμακα Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS-III) 50 βαθμολογίες], ευφράδεια γραμμάτων και κατηγορίας51 (άθροισμα λέξεων που δημιουργούνται για το γράμμα «S», το άθροισμα των στοιχείων που δημιουργήθηκαν για την κατηγορία «Ζώα» σε 1 λεπτό), την ονομασία (Τεστ ονοματοδοσίας διαβαθμισμένης McKenna52), την ψυχοκινητική ταχύτητα και την εκτελεστική λειτουργία (νοητική ευελιξία, Δοκιμή δημιουργίας διαδρομής Α και Β-Α53) και λεκτική και οπτικοχωρική μάθηση και ανάκληση (List and Design Learning, A1–A5 και A6, Adult Memory and Information Processing Battery54). Ήταν διαθέσιμα μέτρα λεκτικού συλλογισμού και κατανόησης (Λεξιλόγιο και Ομοιότητες, βαθμολογίες WAIS III50) για ομάδες ασθενών. Η κατά ζεύγη διαγραφή χρησιμοποιήθηκε για δεδομένα που λείπουν.

Εργασίες λήψης δεδομένων απεικόνισης και fMRI

Τα δεδομένα απεικόνισης αποκτήθηκαν στον ίδιο σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας GE SignaHDx 3T στο Epilepsy Society, Chalfont St Peter, Buckinghamshire, UK. Για όλες τις εργασίες, χρησιμοποιήσαμε μια 50-διαβάθμιση τομής ηχώ-επίπεδη ακολουθία με αξονικό προσανατολισμό, μήτρα 64×64, μέγεθος voxel εντός επιπέδου 3,75×3,75 mm, πάχος τομής 2,4 mm, 0, 1 mm κενό μεταξύ των τομών, χρόνος ηχούς/χρόνος επανάληψης: 25/2500 ms.55 Ένα οπτικοχωρικό και ένα προφορικό παράδειγμα fMRI αξιολόγησε τη μνήμη εργασίας. Κατά τη διάρκεια της οπτικοχωρικής εργασίας (Dot Back), οι κουκκίδες εμφανίστηκαν σε τέσσερις πιθανές θέσεις σε μια οθόνη. Οι συμμετέχοντες έλαβαν οδηγίες να μετακινήσουν ένα joystick στη θέση της τρέχουσας κουκκίδας (0 Πίσω) ή στη θέση της κουκκίδας που εμφανίστηκε μία (1 Πίσω) ή δύο παρουσιάσεις νωρίτερα (2 Πίσω).55 Υπήρχαν πέντε 30- μπλοκ για κάθε κατάσταση σε ψευδοτυχαία σειρά, αναμεμειγμένα με 15 δευτερόλεπτα στερέωσης σταυρωτής τρίχας.

Κατά τη διάρκεια της εργασίας της λεκτικής μνήμης εργασίας, μεμονωμένα συγκεκριμένα ουσιαστικά εμφανίζονταν κάθε 3 δευτερόλεπτα μέσα σε μπλοκ 30 δευτερολέπτων. Οι συμμετέχοντες απάντησαν κατά την εμφάνιση μιας δεδομένης λέξης ελέγχου (συνθήκη ενεργού ελέγχου) ή την επανάληψη μιας λέξης που εμφανίστηκε δύο παρουσιάσεις νωρίτερα (2 Πίσω μνήμη εργασίας). Υπήρχαν πέντε τετράγωνα των 30 δευτερολέπτων ανά συνθήκη, αναμεμειγμένα με 15 δευτερόλεπτα στερέωσης σταυρωτής τρίχας. Δύο κρυφές (σιωπηλές)56 εργασίες διερεύνησαν την εκφραστική γλώσσα, ακολουθούμενες από γνωστικό τεστ εκτός σαρωτή στην ίδια συνεδρία. Κατά τη διάρκεια της fMRI της λεκτικής ευχέρειας, οι συμμετέχοντες παρήγαγαν λέξεις που ξεκινούσαν με ένα οπτικά παρουσιαζόμενο γράμμα (A/D/E/S/W, ένα γράμμα ανά μπλοκ, πέντε μπλοκ των 30 δευτερολέπτων), που εναλλάσσονταν με μπλοκ 30 δευτερολέπτων σταθεροποίησης σταυροειδών μαλλιών.57 στην εργασία δημιουργίας ρήματος, τα υποκείμενα δημιούργησαν ρήματα που σχετίζονται με ένα ουσιαστικό που εμφανίζεται οπτικά («Δημιουργία») ή επανέλαβαν ένα ουσιαστικό που εμφανίζεται οπτικά («Επανάληψη»). Υπήρχαν τέσσερα 30- μπλοκ ανά κατάσταση και τέσσερα μπλοκ στερέωσης σταυρωτά.58

Στατιστική ανάλυση κλινικών και νευροψυχολογικών δεδομένων

Τα δεδομένα αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας R 3.6.1 και SPSS 27. Για δημογραφικά στοιχεία, χρησιμοποιήσαμε το ακριβές τεστ Fisher, μονόδρομο ANOVA και τεστ Kruskal–Wallis για κατηγορικές, συνεχείς παραμετρικές και μη παραμετρικές μεταβλητές, αντίστοιχα. Τα νευροψυχολογικά δεδομένα συγκρίθηκαν μέσω ANCOVA, κυμαινόμενα ανάλογα με την ηλικία και το φύλο. Οι συγκρίσεις έναντι των δημοσιευμένων κανόνων επιτεύχθηκαν με ένα δείγμα t-test. Τα μέτρα απόδοσης εργασιών μνήμης εργασίας δεν κατανεμήθηκαν κανονικά και συγκρίθηκαν μέσω των δοκιμών Kruskal–Wallis. Σε όλους τους γνωστικούς τομείς, διορθώσαμε για πολλαπλές συγκρίσεις μέσω της διαδικασίας ψευδούς ποσοστού ανακάλυψης (FDR).59 Οι δοκιμές post hoc διορθώθηκαν με Bonferroni.

Λειτουργικά δεδομένα MRI: Προεπεξεργασία και στατιστικά βασισμένα σε voxel

Τα δεδομένα λειτουργικής απεικόνισης αναλύθηκαν με SPM12 (https://www. fil.ion.ucl.ac.uk/spam/). Οι εικόνες ευθυγραμμίστηκαν εκ νέου, κανονικοποιήθηκαν σε ένα πρότυπο ηχώ-επίπεδης απεικόνισης ειδικά για σαρωτή και λήψη στο χώρο του Νευρολογικού Ινστιτούτου του Μόντρεαλ (MNI), επαναδειγματοληψία σε 3 × 3 × 3 mm ισοτροπικά voxel και εξομαλύνθηκαν με έναν πυρήνα Gauss 8 × 8 × 8 mm πλήρους πλάτους στο μισό-μέγιστο.60 Τα εφέ μεμονωμένου επιπέδου για συγκεκριμένες συνθήκες προέκυψαν μέσω γενικών γραμμικών μοντέλων. Οι συνθήκες εργασίας μοντελοποιήθηκαν ως μπλοκ 30- και συνδυάστηκαν με την κανονική συνάρτηση αιμοδυναμικής απόκρισης. Για λεκτική ευχέρεια fMRI, δημιουργήσαμε αντιθέσεις ενεργοποίησης που σχετίζονται με τη δημιουργία λέξεων. Για τη δημιουργία ρημάτων fMRI, αφαιρέσαμε την επανάληψη λέξεων από τη δημιουργία λέξεων. Για τη λεκτική μνήμη εργασίας fMRI, αφαιρέσαμε τη λεκτική παρακολούθηση από τη συνθήκη μνήμης εργασίας 2 πίσω. Για την οπτικοχωρική μνήμη εργασίας fMRI, συγκρίναμε την κατάσταση με τη χαμηλή ζήτηση μνήμης εργασίας έναντι της συνθήκης ενεργού ελέγχου (1–0 Πίσω) και συγκρίναμε άμεσα την ενεργοποίηση για υψηλή και χαμηλή ζήτηση μνήμης εργασίας (2–1 Πίσω). Οι εκτιμήσεις αντίθεσης (βάρη) από άποψη Voxel υπολογίστηκαν με έξι παραμέτρους κίνησης ως συγχυτικές παλινδρομήσεις. Σαρώσεις με μέση μετατόπιση κατά πλαίσιο > 0,5 mm απορρίφθηκαν από περαιτέρω ανάλυση.61 Περαιτέρω έλεγχοι ποιότητας περιγράφονται λεπτομερώς στο Συμπληρωματικό υλικό.

Διεξήχθησαν ομαδικές αναλύσεις με μη παραμετρικές δοκιμές μετάθεσης χρησιμοποιώντας SnPM1362 (http://www.nisox.org/Software/SnPM13/) για την επίτευξη μεθοδολογικής ομοιογένειας σε όλες τις αναλυτικές κλίμακες. Οι δοκιμές t μετάθεσης ενός δείγματος αξιολόγησαν τα αποτελέσματα κάθε συνθήκης εργασίας ανά ομάδα. Μετά από διερευνητικές δοκιμές F που βασίζονται σε μετάθεση, οι διαφορές των ομάδων αξιολογήθηκαν μέσω τεστ μετάθεσης δύο δειγμάτων, όλα με 10,000 μεταθέσεις και την ηλικία και το φύλο ως συμμεταβλητές. Οι συγκρίσεις του FLE και του TLE περιελάμβαναν την πλευρά της επιληψίας ως πρόσθετη συμμεταβλητή (Εικ. 1). Η στατιστική σημασία ορίστηκε στο P two-tailed 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.

Λειτουργικά δεδομένα MRI: κανονικά συστήματα και κύρια κλίση

Ποσοτικοποιήσαμε τα αποτελέσματα της εργασίας σε επτά λειτουργικά συστήματα σε κατάσταση ηρεμίας35 (Εικ. 2): οπτική, σωματοκινητική, ραχιαία προσοχή, προεξέχουσα (ή κοιλιακή προσοχή), (παρα)μεταιχμιακή, μετωπιοβρεγματικός έλεγχος και DMN. Για κάθε αντίθεση εργασίας, εξάγαμε βάρη από όλα τα πακέτα του άτλαντα εγκεφάλου Schaefer (200 κλίμακα απόδοσης επένδυσης, χώρος MNI) χρησιμοποιώντας FSL-6.0.2, μέσο όρο βαρών μεταξύ των ROI που ανήκουν σε ένα δεδομένο σύστημα και τα προσάρμοσε για την ηλικία και το φύλο μέσω πολλαπλής παλινδρόμησης. Διαμορφώσαμε τα εφέ εργασιών κατά μήκος της κύριας κλίσης λειτουργικής συνδεσιμότητας στον χώρο της επιφάνειας (Συμπληρωματικό υλικό).

Η κλίση υπολογίστηκε από δεδομένα fMRI σε κατάσταση ηρεμίας 100 συμμετεχόντων στο Human Connectome Project (HCP) μέσω μη γραμμικής μείωσης διαστάσεων των μετρήσεων λειτουργικής συνδεσιμότητας που έχουν καταχωρηθεί στην επιφάνεια.66,67 H απόκτηση και προεπεξεργασία HCP έχουν λεπτομερώς αλλού.68 Η κλίση έγινε διακριτική σε 20 κάδους ίδιου μεγέθους, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως 39,65. Οι θέσεις του φλοιού εκχωρήθηκαν σε κάθε κάδο, με τις αισθητικές/κινητικές περιοχές να εκχωρούνται στον 1ο κάδο και τις διατροπικές περιοχές να έχουν εκχωρηθεί στον 20ο κάδο. Για κάθε συμμετέχοντα και αντίθεση εργασίας, εξάγαμε τα μέσα βάρη ανά κάδο μέσω μιας προσέγγισης συρόμενου παραθύρου69 και τα προσαρμόσαμε για την ηλικία και το φύλο μέσω πολλαπλής παλινδρόμησης.

Στους μάρτυρες, οι δοκιμές t μετάθεσης ενός δείγματος αξιολόγησαν τα αποτελέσματα της εργασίας ανά σύστημα ή κάδο κλίσης. Υπολογίσαμε τις βαθμολογίες απόκλισης (Z) για να προσδιορίσουμε την ατυπικότητα των επιδράσεων σε ασθενείς [Zpat=(Actpat−μCTR)/σCTR], όπου τα μCTR και σCTR αντιστοιχούν στη μέση και τυπική απόκλιση ενός επιπέδου συστήματος ή bin- σοφό βάρος στους μάρτυρες για μια δεδομένη αντίθεση εργασίας. 70,71 Για κάθε σύστημα ή gradient bin, οι αποκλίσεις της βαθμολογίας Z από το μηδέν στους ασθενείς αξιολογήθηκαν με δύο ουρές, βασισμένες σε μετάθεση t-test ενός δείγματος. Το FLE και το TLE συγκρίθηκαν μέσω δοκιμών t δύο δειγμάτων δύο ουρών που βασίζονται σε μετάθεση. Αξιολογήσαμε επίσης τις καθολικές διαφορές μεταξύ των καμπυλών των επιδράσεων εργασίας με διαβάθμιση (εμβαδόν μεταξύ καμπυλών, AbC), χρησιμοποιώντας μια δοκιμή μη παραμετρικής μετάθεσης που βασίζεται σε τεχνικές ανάλυσης λειτουργικών δεδομένων (FDA)72 (Συμπληρωματικό υλικό). Χρησιμοποιήσαμε 10000 μεταθέσεις για όλες τις δοκιμές και αναφέραμε τα μεγέθη του d effect του Cohen. Οι τιμές P προσαρμόστηκαν με FDR για πολλά συστήματα ή κάδους κλίσης. συγκρίσεις που φτάνουν σε μη διορθωμένο 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

Συσχέτιση δεδομένων fMRI με γνωστικές και κλινικές μεταβλητές

Σε όλες τις κλίμακες, αξιολογήσαμε τις συσχετίσεις των επιπτώσεων της εργασίας με τη γνωστική απόδοση σε όλους τους συμμετέχοντες21,42 χρησιμοποιώντας αναλύσεις που βασίζονται σε μετάθεση που συνεπάγονται 10,000 μεταθέσεις. Οι παλινδρομήσεις που βασίζονται σε Voxel πραγματοποιήθηκαν με SnPM13. Η ηλικία, το φύλο και η ομάδα ήταν συμμεταβλητές ενόχλησης. Οι συσχετίσεις μεταξύ των γνωστικών βαθμολογιών και των μετρήσεων fMRI διερευνήθηκαν στη γλώσσα, τη μνήμη εργασίας και τις αρνητικές ως προς την εργασία απόδοση επένδυσης (Εικ. 1). Τα αποτελέσματα αναφέρονται σε PFWE με δύο ουρές, σε σχέση με τα voxel<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.

Διαθεσιμότητα δεδομένων

Τα δεδομένα για την αναπαραγωγή των ευρημάτων της κύριας ομάδας είναι διαθέσιμα στο NeuroVault (https://identifiers.org/neurovault.collection:13042). Άλλα δεδομένα δεν είναι δημόσια διαθέσιμα επειδή περιέχουν πληροφορίες που θα μπορούσαν να θέσουν σε κίνδυνο το απόρρητο των συμμετεχόντων στην έρευνα. Παράδειγμα κώδικα είναι διαθέσιμος στη διεύθυνση: https://github.com/lcaciagl/ Language_WM_FLE_vs_TLE.

Αποτελέσματα

Νευροψυχολογικά δεδομένα και απόδοση εργασιών fMRI

Οι ασθενείς με FLE διέφεραν από τους ελέγχους ή/και δημοσιευμένα πρότυπα για τα περισσότερα γνωστικά μέτρα (όλοι οι 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 (>80% διάμεση ακρίβεια και στις δύο ομάδες ασθενών). Για την οπτική μνήμη εργασίας, η απόδοση στο FLE ήταν χειρότερη από τα στοιχεία ελέγχου, με πιο έντονες διαφορές για μεγαλύτερη δυσκολία εργασίας. δεν υπήρχαν διαφορές μεταξύ FLE και TLE. Ο συμπληρωματικός Πίνακας 1 παρέχει λεπτομέρειες σχετικά με τις βαθμολογίες απόδοσης εργασιών fMRI και τα σχετικά στατιστικά στοιχεία.

Γνωστική fMRI: σύνοψη

Κατά τη διάρκεια των γλωσσικών εργασιών, βρήκαμε μειωμένη μετωπική ενεργοποίηση και μειωμένη απενεργοποίηση των κόμβων DMN στο FLE σε σύγκριση με τους ελέγχους. Κατά τη διάρκεια της μνήμης εργασίας, το FLE έδειξε μειωμένη μετωπική ενεργοποίηση, μειωμένη απενεργοποίηση DMN και παγκόσμια αποδιοργάνωση της πρόσληψης που σχετίζεται με εργασίες. Για την οπτική μνήμη εργασίας, παρατηρήσαμε έναν συνδυασμό (i) αυξημένης μετωποβρεγματικής ενεργοποίησης και λιγότερης απενεργοποίησης DMN από τα στοιχεία ελέγχου για απαιτήσεις εργασιών χαμηλού επιπέδου, ακολουθούμενο από (ii) μειωμένη μετωπική ενεργοποίηση για υψηλότερες απαιτήσεις εργασιών. Τα πρότυπα δυσλειτουργίας σε FLE και TLE επικαλύπτονται σε μεγάλο βαθμό. Η τροποποιημένη απενεργοποίηση του DMN, ωστόσο, ήταν πιο εμφανής στο FLE, ενώ η μειωμένη ενεργοποίηση των οπίσθιων γλωσσικών περιοχών ήταν πιο έντονη στο TLE.

Οι ακόλουθες ενότητες περιγράφουν λεπτομερώς αυτά τα ευρήματα. Για αναλύσεις που βασίζονται σε voxel, τα σχήματα δείχνουν τοπικά μη περιορισμένους χάρτες ολόκληρου του εγκεφάλου και περιγράμματα διορθωμένα καθώς και μη διορθωμένα ευρήματα για πληρότητα, με στοιχεία αναφοράς. Συζητήστε μόνο ευρήματα που επιβιώνουν από διόρθωση FWE κατά voxel για πολλαπλές συγκρίσεις. Στατιστικά στοιχεία παρέχονται στους συμπληρωματικούς πίνακες 2–17.

Λεκτική ευχέρεια fMRI

Στους ελέγχους, η εργασία της λεκτικής ευχέρειας ενεργοποίησε τους μετωπιο-κροταφοβρεγματικούς φλοιούς, τον ιππόκαμπο και τις υποφλοιώδεις περιοχές (Εικ. 2). Η απενεργοποίηση περιλάμβανε περιοχές DMN, συμπεριλαμβανομένων των έσω προμετωπιαίων, έσω βρεγματικών και γωνιακών φλοιών. Η ανάλυση των συστημάτων παρείχε μια προοπτική συνόλου για αυτά τα ευρήματα, δείχνοντας την ενεργοποίηση των συστημάτων μπροστινού βρεγματικού ελέγχου και ανάδειξης ( =0.10/0.08, PFDR{{6}. }}.004/0.020) και τάσεις για απενεργοποίηση ολόκληρου του DMN (=−0.06, Punc=0.038). Βασισμένο σε κλίση προφίλ ταξινομημένες περιοχές του φλοιού σύμφωνα με μια αισθητηριακή προς διατροπική ιεραρχία, που δείχνει: (i) θετικά αποτελέσματα στο μονοτροπικό άκρο της κλίσης, που αντικατοπτρίζει την ενεργοποίηση οπτικών/πρωταρχικών αισθητηριακών περιοχών. (ii) θετικές επιδράσεις κατά μήκος ενδιάμεσων και δεξιών τμημάτων, υποδεικνύοντας προσεκτική (αντιληπτικά συνδεδεμένη) και υψηλού επιπέδου εκτελεστική επεξεργασία· και (iii) μια αρνητική εκτροπή στην κορυφή της διατροπικής κλίσης, καταγράφοντας την απενεργοποίηση της προεπιλεγμένης λειτουργίας (όλα τα PFDR<0.05).

Σε επίπεδο voxel (Εικ. 3Α), οι ασθενείς με FLE είχαν μειωμένη ενεργοποίηση της αριστερής μέσης και κάτω μετωπιαίας έλικας, της μέσης-πρόσθιας και μέσης-οπίσθιας κροταφικής περιοχής (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.

Δημιουργία ρημάτων fMRI

Στους ελέγχους, η εργασία δημιουργίας ρήματος ενεργοποίησε μετωπιο-κροταφοβρεγματικούς φλοιούς και υποφλοιώδεις περιοχές (Εικ. 2D). Σε αντίθεση με τη λεκτική ευχέρεια, ο αριστερός οπίσθιος κροταφικός φλοιός και η γωνιακή έλικα ανήκαν στον χάρτη ενεργοποίησης εργασιών. Η ενεργοποίηση περιλάμβανε συστήματα μπροστινού βρεγιακού ελέγχου, DMN, προεξοχής και ραχιαία προσοχή ( =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).

Σε επίπεδο voxel (Εικ. 3D), το FLE εμφάνισε μειωμένη αριστερή κάτω μετωπική ενεργοποίηση και μειωμένη απενεργοποίηση της δεξιάς γωνίας σε σύγκριση με τους ελέγχους (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).

Λεκτική μνήμη εργασίας fMRI

Στους ελέγχους, η λεκτική εργασία μνήμης εργασίας προκάλεσε διμερή μετωπιοβρεγματική ενεργοποίηση (Εικ. 4Α), χαρτογράφηση σε συστήματα ραχιαία προσοχή και ελέγχου ( =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).

Σε επίπεδο voxel (Εικ. 5Α), υπήρξε μειωμένη μετωπική ενεργοποίηση και μειωμένη απενεργοποίηση των περιοχών DMN στο FLE έναντι των μαρτύρων (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.

Οπτική μνήμη εργασίας fMRI

Στους ελέγχους, η αντίθεση 1–0 πλάτης (Εικ. 4D) προκάλεσε αμφοτερόπλευρη μετωπιοβρεγματική ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των περιοχών DMN της μέσης γραμμής. Η αντίθεση υψηλών έναντι χαμηλών απαιτήσεων μνήμης εργασίας (2–1 πίσω) έδειξε αυξανόμενη πρόσληψη μετωποβρεγμάτων (Εικ. 4G). Η ανάλυση συστημάτων (Εικ. 4Ε και Η) εντόπισε την ενεργοποίηση του συστήματος ραχιαία προσοχή και μετωπιαίο βρεγματικό έλεγχο ( =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).

Για συγκρίσεις οπίσθιας αντίθεσης 1–0 από άποψη voxel (Εικ. 5D), υπήρξε αυξημένη βρεγματική και ραχιαία μετωπιαία ενεργοποίηση καθώς και μειωμένη απενεργοποίηση των πρόσθιων περιοχών DMN στο FLE σε σύγκριση με τους μάρτυρες (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.

Για αναλύσεις οπίσθιας αντίθεσης 2–1 (Εικ. 5G), τόσο το FLE όσο και το TLE (Συμπληρωματικό Σχήμα 1) εμφάνισαν λιγότερη μετωπική ενεργοποίηση από ό,τι οι μάρτυρες (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.

Συσχέτιση μετρήσεων fMRI με γνωστικές επιδόσεις

Για τις γλωσσικές εργασίες fMRI, η υψηλότερη κατώτερη μετωπική ενεργοποίηση συσχετίστηκε με υψηλότερες βαθμολογίες λεκτικής ευχέρειας και ονοματοδοσίας εκτός του σαρωτή. Η ονομασία συσχετίστηκε επίσης θετικά με την πλευρική χρονική ενεργοποίηση, ιδιαίτερα κατά τη δημιουργία ρήματος fMRI (Εικ. 6Α). Αντίθετα, η μικρότερη απενεργοποίηση του αμφοτερόπλευρου προκούνιου κατά τη διάρκεια της λεκτικής ευχέρειας fMRI και των δεξιών οπίσθιων κροταφικών περιοχών κατά τη δημιουργία ρήματος fMRI σχετίζεται με μικρότερη ευχέρεια εκτός σαρωτή και απόδοση ονομασίας, αντίστοιχα (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).

Για τη λεκτική μνήμη εργασίας fMRI, οι βαθμολογίες ψηφιακής απόστασης εκτός σαρωτή συσχετίζονται θετικά με (i) αμφίπλευρη μετωπική μετωπική ενεργοποίηση κατά τη διάρκεια της λεκτικής μνήμης εργασίας (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).

Για 2-1 Οπίσθια οπτική μνήμη εργασίας fMRI, οι βαθμολογίες απόδοσης εργασιών οπτικής 2 Πίσω (στον σαρωτή) συσχετίστηκαν θετικά με (i) αμφίπλευρη μετωπική ενεργοποίηση σε επίπεδο 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).

Σχήμα 6 Συσχετίσεις μετρήσεων λειτουργικής απεικόνισης με γνωστική απόδοση. Οι αποδόσεις του εγκεφάλου και οι ενότητες στα αριστερά εμφανίζουν στατιστικούς χάρτες μη παραμετρικών πολλαπλών παλινδρομήσεων που διερευνούν συσχετισμούς μεταξύ γλωσσικού fMRI (δημιουργία ρημάτων) και βαθμολογίες ονομασίας (A) και μεταξύ λειτουργικής μνήμης fMRI (λεκτική εργασία) και βαθμολογίες εύρους ψηφίων (D). Οι κλίμακες κρύου/θερμού χρώματος αναφέρονται σε αρνητικούς/θετικούς συσχετισμούς, αντίστοιχα. Οι χάρτες εμφανίζονται στο 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