Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kích thích não sâu của nhân nền Meynert điều chỉnh các mạng lưới hồi hippocampus-đỉnh trán ở bệnh nhân Alzheimer giai đoạn muộn
Tóm tắt
Kích thích não sâu (DBS) nhân nền Meynert (NBM) đã cho thấy tiềm năng trong việc điều trị bệnh Alzheimer (AD) nhẹ đến vừa. Tuy nhiên, còn rất ít bằng chứng về việc NBM-DBS có thể cải thiện chức năng nhận thức ở bệnh nhân mắc AD giai đoạn muộn. Ngoài ra, các cơ chế chính xác dưới sự điều chỉnh các mạng lưới não vẫn chưa rõ ràng. Nghiên cứu này nhằm đánh giá chức năng nhận thức và mức độ kết nối tại trạng thái nghỉ sau NBM-DBS ở bệnh nhân mắc AD giai đoạn muộn. Tám bệnh nhân mắc AD giai đoạn muộn đã trải qua NBM-DBS hai bên và được theo dõi trong 12 tháng. Các kết quả lâm sàng được đánh giá thông qua các bài kiểm tra thần kinh tâm lý sử dụng Bài kiểm tra trạng thái tinh thần Mini-Mental State Examination (MMSE) và Thang đo đánh giá bệnh Alzheimer. Dữ liệu chụp cộng hưởng từ chức năng tại trạng thái nghỉ và chụp cắt lớp phát xạ positron cũng được thu thập. Chức năng nhận thức của bệnh nhân AD không có sự thay đổi từ lúc bắt đầu đến lần theo dõi 12 tháng sau đó. Thú vị thay, điểm số MMSE cho thấy hiệu quả lâm sàng tại tháng theo dõi thứ nhất. Tại thời điểm này, kết nối giữa mạng lưới hồi hippocampal và mạng lưới đỉnh trán có xu hướng tăng lên trong trạng thái DBS bật so với trạng thái DBS tắt. Thêm vào đó, sự kết nối chức năng tăng lên giữa dái hồi parahippocampal (PHG) và vỏ não đỉnh được liên kết với sự cải thiện về nhận thức. Phân tích mạng chức năng động tiếp theo cho thấy NBM-DBS đã tăng tỷ lệ các kết nối liên quan đến PHG, điều này có mối quan hệ với cải thiện hiệu suất nhận thức. Các kết quả cho thấy NBM-DBS cải thiện hiệu suất nhận thức ngắn hạn ở bệnh nhân AD giai đoạn muộn, điều này có thể liên quan đến việc điều chỉnh các kiểu kết nối đa mạng, và hồi hippocampus đóng một vai trò quan trọng trong những mạng này. ChiCTR, ChiCTR1900022324. Đăng ký ngày 5 tháng 4 năm 2019 - Đăng ký dự kiến.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Turnbull IM, McGeer PL, Beattie L, Calne D, Pate B. Stimulation of the basal nucleus of Meynert in senile dementia of Alzheimer’s type. Stereot Funct Neuros. 1985;48:216–21.
Kuhn J, Hardenacke K, Shubina E, Lenartz D, Visser-Vandewalle V, Zilles K, et al. Deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert in early stage of Alzheimer’s dementia. Brain Stimul. 2015;8:838–9.
Zhang W, Liu W, Patel B, Chen Y, Wang K, Yang A, et al. Case report: deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert for advanced Alzheimer’s disease. Front Hum Neurosci. 2021;15: 645584.
Nazmuddin M, Philippens IH, van Laar T. Electrical stimulation of the nucleus basalis of Meynert: a systematic review of preclinical and clinical data. Sci Rep. 2021;11:11751.
Kuhn J, Hardenacke K, Lenartz D, Gruendler T, Ullsperger M, Bartsch C, et al. Deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert in Alzheimer’s dementia. Mol Psychiatry. 2015;20:353–60.
He X, Qin W, Liu Y, Zhang X, Duan Y, Song J, et al. Abnormal salience network in normal aging and in amnestic mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease. Hum Brain Mapp. 2014;35:3446–64.
Greicius MD, Srivastava G, Reiss AL, Menon V. Default-mode network activity distinguishes Alzheimer’s disease from healthy aging: evidence from functional MRI. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101:4637–42.
Wang K, Liang M, Wang L, Tian L, Zhang X, Li K, et al. Altered functional connectivity in early Alzheimer’s disease: a resting-state fMRI study. Hum Brain Mapp. 2007;28:967–78.
Xu W, Rao J, Song Y, Chen S, Xue C, Hu G, et al. Altered functional connectivity of the basal nucleus of Meynert in subjective cognitive impairment, early mild cognitive impairment, and late mild cognitive impairment. Front Aging Neurosci. 2021;13: 671351.
Dubois B, Feldman HH, Jacova C, DeKosky ST, Barberger-Gateau P, Cummings J, et al. Research criteria for the diagnosis of Alzheimer’s disease: revising the NINCDS–ADRDA criteria. Lancet Neurol. 2007;6:734–46.
Li H, Jia J, Yang Z. Mini-mental state examination in elderly Chinese: a population-based normative study. J Alzheimer’s Dis. 2016;53:487–96.
Perneczky R, Wagenpfeil S, Komossa K, Grimmer T, Diehl J, Kurz A. Mapping scores onto stages: mini-mental state examination and clinical dementia rating. Am J Geriatr Psychiatry. 2006;14:139–44.
Liu W, Yu D-Y. Bilateral nucleus basalis of Meynert deep brain stimulation for dementia with Lewy bodies: a randomised clinical trial. Brain Stimul. 2020;13:1612–3.
Shen L, Jiang C, Hubbard CS, Ren J, He C, Wang D, et al. Subthalamic nucleus deep brain stimulation modulates two distinct neurocircuits. Ann Neurol. 2020;88(6):1178–93.
Jiang C, Mo X, Ding J, Dong Y, Zhang F, Hao H, et al. Deep brain stimulation lead design to reduce radio-frequency heating in MRI. Electron Lett. 2014;50:1898–900.
Wan S, Jiang C, Ding J, Li L. Evaluation of local B1 field as dosimeter of RF heating for implant in MRI. Electron Lett. 2019;55:302–4.
Dürschmid S, Reichert C, Kuhn J, Freund H, Hinrichs H, Heinze H. Deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert attenuates early EEG components associated with defective sensory gating in patients with Alzheimer disease—a two-case study. Eur J Neurosci. 2017;51(5):1201–9.
Bai Y, Diao Y, Gan L, Zhuo Z, Yin Z, Hu T, et al. Deep brain stimulation modulates multiple abnormal resting-state network connectivity in patients with Parkinson’s disease. Front Aging Neurosci. 2022;14: 794987.
Yourganov G, Fridriksson J, Rorden C, Gleichgerrcht E, Bonilha L. Multivariate connectome-based symptom mapping in post-stroke patients: networks supporting language and speech. J Neurosci. 2016;36:6668–79.
Nachev P, Coulthard E, Jäger HR, Kennard C, Husain M. Enantiomorphic normalization of focally lesioned brains. Neuroimage. 2008;39:1215–26.
Liao W, Wu GR, Xu Q, Ji GJ, Zhang Z, Zang YF, et al. DynamicBC: a MATLAB toolbox for dynamic brain connectome analysis. Brain Connect. 2014;4:780–90.
Kahan J, Mancini L, Flandin G, White M, Papadaki A, Thornton J, et al. Deep brain stimulation has state-dependent effects on motor connectivity in Parkinson’s disease. Brain. 2019;142:2417–31.
Espinoza FA, Liu J, Ciarochi J, Turner JA, Vergara VM, Caprihan A, et al. Dynamic functional network connectivity in Huntington’s disease and its associations with motor and cognitive measures. Hum Brain Mapp. 2019;40:1955–68.
Allen EA, Damaraju E, Plis SM, Erhardt EB, Eichele T, Calhoun VD. Tracking whole-brain connectivity dynamics in the resting state. Cereb Cortex New York N Y. 2014;24:663–76.
Wang X, Hu W, Zhang C, Shao X, Sang L, Zheng Z, et al. Neural networks underlying hyperkinetic seizures: a quantitative PET and SEEG study. Epilepsy Behav. 2021;122: 108130.
Gratwicke J, Zrinzo L, Kahan J, Peters A, Brechany U, McNichol A, et al. Bilateral nucleus basalis of Meynert deep brain stimulation for dementia with Lewy bodies a randomised clinical trial. Brain Stimul. 2020;13(4):1031–9.
Gratwicke J, Zrinzo L, Kahan J, Peters A, Beigi M, Akram H, et al. Bilateral deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert for Parkinson disease dementia: a randomized clinical trial. JAMA Neurol. 2017;75:169.
Kurosawa M, Sato A, Sato Y. Stimulation of the nucleus basalis of Meynert increases acetylcholine release in the cerebral cortex in rats. Neurosci Lett. 1989;98:45–50.
Santin MN, Voulleminot P, Vrillon A, Hainque E, Béreau M, Lagha-Boukbiza O, et al. Impact of subthalamic deep brain stimulation on impulse control disorders in Parkinson’s disease: a prospective study. Move Disord. 2021;36(3):750–7.
Huang C, Chu H, Ma Y, Zhou Z, Dai C, Huang X, et al. The neuroprotective effect of deep brain stimulation at nucleus basalis of Meynert in transgenic mice with Alzheimer’s disease. Brain Stimul. 2019;12:161–74.
Reed A, Riley J, Carraway R, Carrasco A, Perez C, Jakkamsetti V, et al. Cortical map plasticity improves learning but is not necessary for improved performance. Neuron. 2011;70:121–31.
Lee JE, Jeong DU, Lee J, Chang WS, Chang JW. The effect of nucleus basalis magnocellularis deep brain stimulation on memory function in a rat model of dementia. BMC Neurol. 2016;16:6.
Tan SZK, Fung M-L, Koh J, Chan Y-S, Lim LW. The paradoxical effect of deep brain stimulation on memory. Aging Dis. 2020;11:179–90.
Liu R, Crawford J, Callahan PM, Terry AV, Constantinidis C, Blake DT. Intermittent stimulation of the nucleus basalis of Meynert improves working memory in adult monkeys. Curr Biol. 2017;27:2640-2646.e4.
Koulousakis P, van den Hove D, Visser-Vandewalle V, Sesia T. Cognitive improvements after intermittent deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert in a transgenic rat model for Alzheimer’s disease: a preliminary approach. J Alzheimers Dis. 2020;73:461–6.
Subramaniam S, Blake DT, Constantinidis C. Cholinergic deep brain stimulation for memory and cognitive disorders. J Alzheimers Dis. 2021;83(2):491–503.
Lo RY, Hubbard AE, Shaw LM, Trojanowski JQ, Petersen RC, Aisen PS, et al. Longitudinal change of biomarkers in cognitive decline. Arch Neurol-Chicago. 2011;68:1257–66.
Rektorova I. Resting-state networks in Alzheimer’s disease and Parkinson’s disease. Neurodegener Dis. 2014;13:186–8.
Sintini I, Graff-Radford J, Jones DT, Botha H, Martin PR, Machulda MM, et al. Tau and amyloid relationships with resting-state functional connectivity in atypical Alzheimer’s disease. Cereb Cortex. 2020;31:1693–706.
Zhou J, Seeley WW. Network dysfunction in Alzheimer’s disease and frontotemporal dementia: implications for psychiatry. Biol Psychiatry. 2014;75:565–73.
Li C, Li Y, Zheng L, Zhu X, Shao B, Fan G, et al. Abnormal brain network connectivity in a triple-network model of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2019;69(1):237–52.
Gratwicke J, Kahan J, Zrinzo L, Hariz M, Limousin P, Foltynie T, et al. The nucleus basalis of Meynert: a new target for deep brain stimulation in dementia? Neurosci Biobehav Rev. 2013;37:2676–88.
Schumacher J, Ray NJ, Hamilton CA, Donaghy PC, Firbank M, Roberts G, et al. Cholinergic white matter pathways in dementia with Lewy bodies and Alzheimer’s disease. Brain. 2022;145(5):1773–84.
Baldermann JC, Hardenacke K, Hu X, Köster P, Horn A, Freund H, et al. Neuroanatomical characteristics associated with response to deep brain stimulation of the nucleus basalis of Meynert for Alzheimer’s disease. Neuromodulation. 2018;21(2):184–90.
Opitz B. Memory function and the hippocampus. Front Neurol Neurosci. 2014;34:51–9.
Lisman J, Buzsáki G, Eichenbaum H, Nadel L, Ranganath C, Redish AD. Viewpoints: how the hippocampus contributes to memory, navigation and cognition. Nat Neurosci. 2017;20:1434–47.
Wang J, Wang P, Jiang Y, Wang Z, Zhang H, Li H, et al. Hippocampus-based dynamic functional connectivity mapping in the early stages of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2022;85:1795–806.
Dautricourt S, Flores R, Landeau B, Poisnel G, Vanhoutte M, Delcroix N, et al. Longitudinal changes in hippocampal network connectivity in Alzheimer’s disease. Ann Neurol. 2021;90:391–406.
Zhou Y, Dougherty JH, Hubner KF, Bai B, Cannon RL, Hutson RK. Abnormal connectivity in the posterior cingulate and hippocampus in early Alzheimer’s disease and mild cognitive impairment. Alzheimers Dement. 2008;4:265–70.
Fellgiebel A, Yakushev I. Diffusion tensor imaging of the hippocampus in MCI and early Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2011;26:257–62.
Oswal A, Gratwicke J, Akram H, Jahanshahi M, Zaborszky L, Brown P, et al. Cortical connectivity of the nucleus basalis of Meynert in Parkinson’s disease and Lewy body dementias. Brain. 2021;144(3):781–8.
Lin C-P, Frigerio I, Boon BDC, Zhou Z, Rozemuller AJM, Bouwman FH, et al. Structural (dys)connectivity associates with cholinergic cell density in Alzheimer’s disease. Brain. 2022;145(8):2869–81.
Filippi M, Spinelli EG, Cividini C, Agosta F. Resting state dynamic functional connectivity in neurodegenerative conditions: a review of magnetic resonance imaging findings. Front Neurosci-Switz. 2019;13:657.
Gu Y, Lin Y, Huang L, Ma J, Zhang J, Xiao Y, et al. Abnormal dynamic functional connectivity in Alzheimer’s disease. CNS Neurosci Ther. 2020;26:962–71.
Fontaine D, Santucci S. Deep brain stimulation in Alzheimer’s disease. Int Rev Neurobiol. 2021;159:69–87.
Fontaine D, Deudon A, Lemaire JJ, Razzouk M, Viau P, Darcourt J, et al. Symptomatic treatment of memory decline in Alzheimer’s disease by deep brain stimulation: a feasibility study. J Alzheimers Dis. 2013;34:315–23.
Kumbhare D, Palys V, Toms J, Wickramasinghe CS, Amarasinghe K, Manic M, et al. Nucleus basalis of Meynert stimulation for dementia: theoretical and technical considerations. Front Neurosci-Switz. 2018;12:614.
