Neuroimaging - Clinical Applications

Modern neuroimaging tools allow unprecedented opportunities for understanding brain neuroanatomy and function in health and disease. Each available technique carries with it a particular balance of strengths and limitations, such that converging evidence based on multiple methods provides the most powerful approach for advancing our knowledge in the fields of clinical and cognitive neuroscience. The scope of this book is not to provide a comprehensive overview of methods and their clinical applications but to provide a "snapshot" of current approaches using well established and newly emerging techniques

Tinnitus, biomarkers and quality of life in an older population

Tinnitus is a symptom involving the perception of sound in the ears or head, without a corresponding external acoustic stimulus. It is related to many different conditions and has a major impact on quality of life of the affected person. Currently, its diagnosis and monitoring are based on subjective audiometric and psychometric measures. There are no objective methods for tinnitus identification. In addition, the pathophysiological mechanisms underlying tinnitus remains unknown. The purpose of this thesis was to study the mechanisms underlying tinnitus and their relationship to hearing loss, being that hearing loss is the comorbidity most frequently associated with tinnitus. It also aimed to evaluate the contribution of genetic, audiological and immunological factors to the etiology of tinnitus. For this purpose, systematic reviews (SR) were performed, in order to account the state of art, the perspectives of the patient and their relatives, and previous clinical trials of tinnitus treatments. SRs contributed to the identification of a pool of tinnitus-related complaint domains used by COMIT’ID (Core outcome measures in tinnitus international Delphi) in a 3-round internet-based Delphi survey to identifying core outcome sets (COS), i.e., which complaints related to tinnitus are essential for evaluation in clinical trials. These recommendations are specific to the three main therapeutic modalities: sound, psychological, and pharmacological. In order to contribute to the standardization of tinnitus clinical evaluation and treatment, TINNET, a European network for scientific tinnitus research, was created. Among the different activities carried out in were a systematic review of existing national clinical practice guidelines for the diagnosis and treatment of tinnitus. This review contributed to the development of a multidisciplinary European guideline for tinnitus: diagnosis, evaluation and treatment. This guideline was presented at TINNET final meeting and it is being disseminated widely. Another aim of the present thesis was to review work on somatosensory tinnitus (pathophysiology, diagnosis, treatment and the participation in an international Delphi consensus group on the diagnosis of this subtype of tinnitus), to contribute to a better understanding of this subtype of tinnitus. In order to achieve the objectives of this PhD study, 114 participants aged 55 to 75 years were recruited from the Portuguese population. Participants were divided into four groups according to the presence/absence of tinnitus and hearing loss. The completion of the study protocol gave rise to four original research articles, including a demographic characterization, relevant psychological and quality of life aspects comparing the studied population and the published literature, audiologic markers of tinnitus, and immunological profile of population and biomarkers of presbycusis and tinnitus. The results point to hearing loss as a risk factor for the development of tinnitus and psychological complaints as a risk factor for more severe tinnitus and consequently less quality of life in patients with this symptom. In characterizing audiological markers, the presence of previous noise exposure and the hearing loss increased the probability of developing tinnitus. Also, participants with an abrupt onset of tinnitus and who had a negative effect or rebound on residual inhibition were more likely to develop severe or catastrophic tinnitus. For the population with tinnitus, a reduction in amplitude of auditory evoked potentials wave I and a higher values in the 'Ratio of Waves V/I for both ears' were associated with a greater probability of developing severe or catastrophic tinnitus. The inflammatory profile of the study population showed significant differences in IL10 levels between the group with and without tinnitus. IL1α was significantly higher in patients with tonal tinnitus, while IL2 was higher in participants who reported negative or rebound effect on residual inhibition of tinnitus. A negative correlation was also found between IL10 and tinnitus duration, and between HSP70 and tinnitus intensity. Biomarkers were explored in this thesis. A systematic review was performed to synthesize evidence for the existence and clinical usefulness of biomarkers. GRM7 and NAT2 were evaluated in the thesis population. The results indicate a higher prevalence of the T allele in the GRM7 gene (60.3% T/T and 33.3% A/T). Participants with a T/T genotype appeared to be at a higher risk for ARHL development, and 33% have a lower risk of developing tinnitus compared to participants with A/A and A/T genotype. Regarding the NAT2 phenotype, the slow acetylator (53%) was most common, followed by the intermediate acetylator (35.9%). These results suggest that the AT allele of GRM7 and the slow acetylating phenotype of Nat2 are potential biomarkers of tinnitus severity. The results in this thesis are very interesting and original, showing us the need for future research in larger samples, and employing rigorous methodological design in order to control for confounding variables. On the other hand, translational studies may be the key to clarifying the pathophysiologic dilemmas of tinnitus.O acufeno é um sintoma referente à perceção de um som nos ouvidos ou na cabeça, sem que exista um estímulo acústico externo correspondente. Está presente em diferentes patologias (otológicas ou não) e tem um impacto importante na qualidade de vida da pessoa afetada. Atualmente, o seu diagnóstico e monitorização são baseados em medidas subjetivas audiométricas e psicométricas, sendo que não existem métodos objetivos para a identificação do acufeno. Além disso, os mecanismos fisiopatológicos subjacentes ao acufeno subjectivo permanecem desconhecidos. O objetivo da presente tese é estudar os mecanismos subjacentes ao acufeno subjectivo e a sua relação com a surdez, visto que a surdez é a co-morbilidade mais frequentemente associada ao acufeno. Pretende-se também avaliar a contribuição dos fatores genéticos, audiológicos e imunológicos na etiologia do acufeno. Para isso, foram realizadas revisões sistemáticas (RS) sobre esta temática de forma a conhecer o estado de arte, primeiramente em relação à forma como os pacientes e os familiares percecionam o acufeno e também sobre os ensaios clínicos existentes acerca da eficácia do tratamento do acufeno. Ambas as RS contribuíram para a identificação de um conjunto de domínios relacionados com o acufeno, usado pelo COMIT’ID (Core outcome measures in tinnitus international Delphi), num método de consensos Delphi, baseado na Internet, com o objetivo de identificar um ‘Core Outcome Set’ (ou seja definir quais as queixas relacionadas com o acufeno que são imprescindíveis para a sua avaliação) recomendado para ensaios clínicos de eficácia terapêutica para o acufeno assim como para o seu diagnóstico. Estas recomendações são específicas para as três modalidades terapêuticas principais: sonora, psicológica e farmacológica uma vez que cada modalidade tem fundamentos específicos e por isso visam avaliar diferentes aspetos do acufeno. Com o objetivo de contribuir para a padronização da avaliação e do tratamento clínico do acufeno, foi constituída a TINNET, uma rede europeia para a investigação científica do acufeno. Considerando o objetivo do presente estudo e a hipótese de integrar esta rede europeia, foram desenvolvidas um conjunto de atividades que em muito contribuíram para o conhecimento sobre o acufenos. Entre as diferentes atividades realizadas com o apoio da TINNET destaca-se a realização de uma revisão sistemática sobre as ‘guidelines’ clínicas existentes para o diagnóstico e tratamento do acufeno. Esta revisão foi uma das bases que conduziu ao desenvolvimento das ‘guidelines’ europeias multidisciplinares para o acufeno: diagnóstico, avaliação e tratamento. Estas ‘guidelines’ foram apresentadas na conferência final do TINNET e estão atualmente em fase de disseminação. Outro foco de interesse da presente tese foi a realização de trabalhos de revisão sobre o acufeno somatosensorial (nomeadamente sobre a fisiopatologia, diagnóstico e tratamento), bem como a participação num grupo de consenso internacional sobre o diagnóstico deste subtipo do acufeno, de forma a contribuir para uma melhor compreensão deste subtipo do acufeno. Também estas atividades contribuíram para o desenvolvimento de competências cientificas essenciais ao desenvolvimento do presente estudo, dado que permitiram uma melhor compreensão deste subtipo do acufeno, demonstrando-se a heterogeneidade e diversidade do acufeno. De forma a alcançar os objetivos deste estudo de doutoramento, recrutaram-se 114 voluntários da população portuguesa com idade dos 55 aos 75 anos. Os indivíduos desta amostra permitiam a realização de diferentes estudos nomeadamente os laboratoriais, tendo a analise dos resultados envolvido a amostra dividida em quatro grupos consoante a presença/ausência do acufeno e de surdez. Dos resultados desta tese fazem parte quatro artigos originais que e incluem uma caracterização demográfica, aspetos relevantes a nível psicológico e de qualidade de vida, marcadores audiológicos do acufeno, perfil imunológico da população e biomarcadores da presbiacusia e do acufeno. Os resultados obtidos sugerem a perda auditiva como fator de risco para o desenvolvimento do acufeno e as queixas a nível psicológico como fator de risco para o acufeno mais grave e consequentemente associado a menor qualidade de vida nos pacientes com este sintoma. A nível da caracterização dos marcadores audiológicos, verificou-se que a presença de antecedentes de exposição ao ruído e a perda auditiva aumentam a probabilidade de desenvolver acufeno. Também, os participantes com um início abrupto do acufeno e que apresentam um efeito negativo ou ‘rebound’ na inibição residual têm maior probabilidade de desenvolver acufeno grave ou catastrófico. Encontrou-se nos Potenciais Evocados Auditivos, uma redução da amplitude na onda I em pacientes com acufeno, bem como valores maiores no ‘Ratio de amplitude das ondas V e I de ambos ouvidos’ estando associados a maiores probabilidades de desenvolver acufeno severo ou catastrófico. O perfil inflamatório da nossa população mostra diferenças significativas entre o grupo com e sem acufeno quando comparados para a IL10. Quanto à relação entre os parâmetros imunológicos e a acufenometria, verificou-se uma correlação entre o aumento da IL1α e acufeno tonal, bem como entre o aumento da IL2 e a inibição residual do acufeno. Foi também encontrada uma correlação negativa para a IL10 e a duração do acufeno e para o HSP70 e a intensidade do acufeno. Estes resultados são muito originais e suscitam a necessidade de estudos futuros que permitam esclarecer os mecanismos subjacentes às correlações encontradas. Em relação aos biomarcadores, foi efetuada uma revisão sistemática com a finalidade de sintetizar evidências para a existência e utilidade clínica dos biomarcadores para o desenvolvimento ou gravidade do acufeno. Foi também realizado um estudo acerca do papel do GRM7 e do NAT2 na nossa amostra. Os resultados apontam para uma maior prevalência do alelo T no gene GRM7 (60,3% T/T e 33,3% A/T). Os participantes com um genótipo T/T parecem ter um maior risco para o desenvolvimento de ARHL e 33% apresentam menor risco para o desenvolvimento do acufeno, em comparação com indivíduos com A/A e genótipo A/T. Em relação ao fenótipo NAT2, o acetilador lento (53%) foi o mais comum seguido pelo intermediário acetilador (35,9%). Os nossos resultados sugerem que o genótipo A/T de GRM7 e o fenótipo acetilador lento de NAT2 como potenciais biomarcadores da severidade do acufeno. Os resultados obtidos são originais e no seu conjunto são muito interessantes, apontando para a necessidade de estudos futuros em larga escala de forma a aprofundar as conclusões aqui obtidas. Por outro lado, os estudos translacionais poderão ser a chave para esclarecer os dilemas da fisiopatologia do acufeno