Electroencephalographic Intercentral Interaction as a Reflection of Normal and Pathological Human Brain Activity

The authors summarized EEG findings and defined the nature of the intercentral EEG relationships in different functional states in healthy subjects and patients with organic cerebral pathology, based on a coherence analysis. Similar EEG characteristics in healthy individuals were identified: an anterior-posterior gradient of average coherence levels, the type of cortical-subcortical relationships in anterior cerebral structures. Right- and left-handed individuals showed frequent and regional differences in EEG coherence, which mainly reflected specificity of intracortical relationships. Development and regression of pathology in right-and left-handed individuals with organic brain lesions were thought to be caused by these differences. Lesions of regulatory structures (diencephalic, brain stem and limbic structures) provoked a more diffused kind of changes of intercentral relationships, in contrast to cortical pathology. These changes tended to reciprocate. The dynamic nature of intercentral relationships and their interhemispheric differences was revealed when changing functional states of the brain (increase and decrease of functional level) in healthy individuals and patients with organic cerebral pathology in the process of conscious and psychic activity restoration. Changing activity predominance of certain regulatory structures was considered one of the most important factors determining the dynamic nature of EEG coherenceLos autores resumen los resultados de las investigaciones de las relaciones intercentrales de EEG de personas sanas en distintos estados funcionales y de enfermos con lesiones orgánicas del SNC, mediante análisis de coherencia. Se revelan características semejantes de la estructura de relaciones de EEG de personas sanas: la gradiente anterior-posterior de niveles medios de coherencia, el carácter de la interacción cortical-subcortical de las secciones anteriores de los hemisferios. A su vez, se detectan diferencias de frecuencia y regionales en la coherencia de EEG en diestros y zurdos, que reflejan mayoritariamente la especificidad de la interacción intracortical. Se cree que estas diferencias causan la especificidad del desarrollo y la regresión de los estados patológicos de diestros y zurdos en lesiones cerebrales orgánicas. Se señala que en las lesiones de formaciones reguladoras (diencefálicas, troncales, límbicas) Provocan unos cambios de las relaciones intercentrales más difusos que en casos de patología cortical. Estos cambios tienden a la reciprocidad. Se revela el carácter dinámico de las relaciones intercentrales y sus diferencias interhemisféricas en los cambios de los estados funcionales del cerebro (incremento, disminución del nivel de funcionamiento) en personas sanas así como en la recuperación de la conciencia y la actividad psíquica en enfermos con patología cerebral orgánica. Uno de los factores que determina el carácter dinámico del cambio de la coherencia del EEG es el cambio del predominio de la actividad de ciertas estructuras reguladoras

Сопоставление фМРТ-реакций мозга здоровых людей при активных, пассивных и воображаемых движениях рукой

Objective: identify the structural features of the brain provision during motor loads of different complexity in healthy subjects. Material and methods. Comparison of fMRI cerebral reactions (individual and group) while active, passive and imagined right or left hand movement were analyzed in 20 right-handed healthy subjects by using paired t-test. Results. During active movements to clenching-unclenching the fingers motor fMRI responses were the more local and reproducible in comparison the bust fingers ones. This fact allows us to recommend this motor task as the most adequate at study of patients with cerebral disorders. The lower intensity of cortical responses and the more activation of subcortical structures was observed during left hand movement in comparison right hand one. During passive movements was observed the low volume of cerebral activation especially in cerebellum and primary motor cortex in comparison active ones. The main cortex fMRI response topography was similar while both active and passive tasks that allowed to use passive paradigm for patients with motor disorders and disturbance of consciousness. During imagined hand movements changes dramatically interplay of activated cerebral structures in comparison real movements: fMRI responses in the sensory-motor area and cerebellum were attenuated while activation of frontal zones and structures of ipsilateral hemisphere was increased. Conclusion. Comparative analysis of fMRI responses during active, passive and imagined hand movements showed that structural specificity of cerebral activity were determined by complexity of motor paradigms and by different including of motor and cognitive programs in their realization.Цель исследования: выявление особенностей структурного обеспечения работы мозга здоровых людей при двигательных нагрузках разной сложности. Материал и методы. У 20 здоровых праворуких людей проведена сравнительная оценка индивидуальных и групповых фМРТ-ответов (3Т) при активном, пассивном и воображаемом движении правой или левой рукой с использованием парного t-теста. Результаты. Выявлена большая локальность и воспроизводимость фМРТ-ответов при сжимании пальцев в кулак по сравнению с перебором пальцев, что позволяет рассматривать эту двигательную нагрузку как наиболее адекватную при исследовании больных с церебральной патологией. При работе левой рукой отмечается меньшая по сравнению с правой рукой интенсивность корковых ответов и большая активация подкорковых структур. При пассивной двигательной нагрузке по сравнению с активно выполняемым движением отмечается снижение объема активации мозга, наиболее резко выраженное в мозжечке и первичной моторной коре. Значительное сходство топографии основного коркового фМРТ-ответа при этих двигательных пробах позволяет рекомендовать использование пассивной двигательной парадигмы у больных с двигательными расстройствами и нарушением сознания. При воображаемых движениях по сравнению с реальными резко меняется соотношение активируемых структур мозга: отмечается ослабление фМРТ-ответов, наиболее резко выраженное в мозжечке и сенсомоторной области, при нарастании активации лобных отделов и структур ипсилатерального полушария. Выводы. Сравнительный анализ фМРТ ответов при выполнении разных двигательных задач позволил установить, что структурные особенности их обеспечения определяются степенью сложности исследуемых двигательных парадигм и разным включением моторных и когнитивных программ в их реализацию

Опыт фМРТ-анализа состояния покоя (resting state) здоровых испытуемых с использованием программного обеспечения FSL

FMRI RS analysis is an adequate for basic level human brain’s functional activity study in health and pathology. However there is no recognized processing algorithm, convenient for clinic. Objective: allocation of a typical RS networks in healthy people based software FSL and analysis of a number of qualitative and quantitative indicators of potentially promising for comparison with cerebral pathology. Materials and methods. We conducted a pilot RS studies (fMRI 3T) in 12 healthy volunteers according ICA as implemented in FSL software. Based on published data contained in the introduction, differentiated artifact (cerebrospinal fluid, vascular) and typical neural network RS. We analyzed the last in the group taking into account the observations of gender and profile motor hemispheric asymmetry. Particular topography as well as a number of integrated quantitative indicators of RS networks activity was tested: the total volume and intensity of activation as well as power spectrum frequency characteristics of hemodynamic signals (average frequency, dominant frequency peak). Results. Each the subject has been allocated 7-8 network RS, similar to those described in the literature basic “reference networks”. A comparison of the frequency and integrated activity indicators of these networks to the individual characteristics of the subjects showed descriptiveness considered quantitative parameters. A more detailed analysis of DMN network, showed considerable variation in the “volume of network” in healthy people, while the intensity parameter activation small differences of values (ie more stable) in the norm, but is changing dramatically in patients with traumatic brain injury. Relatively low variability in norm is also characterized by the average frequency of the spectrum’s active zone. Conclusion. These data demonstrate the correctness of the used FSL algorithm for fMRI resting state analysis and perspectivity of using some integrated quantitative indicators for fMRI activity assessment of healthy and sick human brain.Анализ фМРТ в состоянии покоя (resting state, или RS) представляется адекватным методическим подходом к исследованию базового уровня функциональной активности головного мозга человека в норме и патологии, включая пациентов с глубокими когнитивными и двигательными нарушениями. Однако при наличии нескольких алгоритмов обработки этого феномена признанный стандарт отсутствует. Цель исследования: выделение типичных сетей (коннектомов) RS у здоровых людей на базе программного обеспечения FSL и анализ ряда качественных и количественных показателей, потенциально перспективных для сопоставления с церебральной патологией. Материал и методы. У 12 здоровых испытуемых провели пилотные исследования resting state фМРТ 3 Т по алгоритму независимых компонент (ICA) в программе FSL. На основе литературных данных, приведенных во введении, дифференцировали артефактные (ликворные, сосудистые) и типичные нейронные сети RS. Анализировали представленность последних в группе наблюдений с учетом гендерной принадлежности и профиля моторной межполушарной асимметрии. Наряду с особенностями топографии отдельной сети оценивали ряд интегральных показателей (общий объем и интенсивность активации), а также частотные характеристики спектра мощности (средняя частота, частота доминирующего пика) гемодинамических сигналов. Результаты. У каждого испытуемого было выделено по 7-8 сетей RS, сходных с описанными в литературе основными “эталонными сетями”. Результаты сопоставления интегральных и частотных характеристик активности этих сетей с индивидуальными особенностями испытуемых показали информативность рассматриваемых количественных параметров. Установлено, в частности, что объем активации сети DMN здоровых людей более вариативен, тогда как параметр интенсивности активации характеризуется меньшим разбросом значений (т.е. более стабилен) в норме, но резко меняется у пациентов с черепно-мозговой травмой. Относительно малой вариативностью в норме характеризуется также средняя частота активной зоны спектра. Заключение. Полученные данные подтверждают корректность предлагаемого подхода и свидетельствуют о перспективности использования рассмотренных количественных показателей RS для фМРТ-оценки активности здорового и больного мозга человека

Обоснование раннего удаления хрусталика в лечении заболевания первичного закрытия угла передней камеры

PURPOSE. To demonstrate the feasibility of early lens extraction in the treatment of primary angle closure disease in clinical practice.MATERIAL AND METHODS. Three clinical cases are presented at different stages of primary angle closure disease (PACD). The first one is related to the development of a bilateral acute attack of primary angle closure (PAC) in the intensive care unit during the treatment for acute respiratory distress syndrome (ARDS) associated with COVID-19 pneumonia in a patient with a previously undiagnosed PACD. The second case demonstrates the progression of glaucomatous optic neuropathy (GON) in early primary angle-closure glaucoma (PACG) after laser peripheral iridotomy (LPI) and delayed selective laser trabeculoplasty (SLT) against the background of increased lens thickness. The third example illustrates the progression of advanced PACG in the right eye (OD) and moderate PACG in the left eye (OS), which was due to the formation of goniosynechia after bilateral LPI, which required transscleral diode cyclophotocoagulation (TSCP) in OD and trabeculectomy in OS. Subsequently, bilateral lens extraction with implantation of an intraocular lens (LE+IOL) and SLT was performed.RESULTS. In the first clinical case, advanced PACG developed in both eyes within 2 months. After bilateral LPI, trabeculectomy, compensation of intraocular pressure (IOP) was achieved, visual functions remained the same. In the second clinical case, 5.5 years after LPI and SLT, an increase in the thickness of the lens was revealed (OD by 0.2 mm, OS 0.48 mm). GON did not progress in OD (the rate of thinning of the retinal nerve fiber layer was 0.94 µm/year, p=0.32 and the progression rate in OS was -1.04 µm/year (p=0.018). Taking into account the lens mechanism of the progression of PACD, bilateral LE+IOL was recommended. In the third clinical example IOP remained elevated after bilateral LPI, TSCP in OD and trabeculectomy in OS as a result of goniosinechiogenesis, and therefore LE+IOL also did not lead to its decrease. After bilateral SLT, compensation of IOP was achieved without local hypotensive therapy (IOP, Icare: OD 18.0 mm Hg, OS 15 mm Hg).CONCLUSION. For preserving visual functions LE+IOL is highly recommended at the very beginning of PACD in order to prevent the formation of GON and goniosynechia. This is dictated by the dominant role of the lens mechanism in the PACD formation as it is demonstrated in the described clinical examples.ЦЕЛЬ. Продемонстрировать целесообразность раннего удаления хрусталика в лечении заболевания первичного закрытия угла в клинической практике.МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ. Представлены три клинических случая на разных стадиях заболевания первичного закрытия угла (ЗПЗУ). Первый связан развитием двухстороннего приступа первичного закрытия угла (ПЗУ) в отделении интенсивной терапии на фоне лечения острого респираторного дистресс-синдрома (ОРСД), связанного с пневмонией COVID-19, у пациентки с ранее не диагностированным ЗПЗУ. Второй случай демонстрирует прогрессирование глаукомной оптической нейропатии (ГОН) при начальной первичной закрытоугольной глаукоме (ПЗУГ) после периферической лазерной иридотомии (ПЛИТ) и отсроченной селективной лазерной трабекулопластики (СЛТ) на фоне увеличения толщины хрусталика. Третий пример иллюстрирует прогрессирование далекозашедшей ПЗУГ на правом глазу (OD) и развитой ПЗУГ на левом (OS), которое было обусловлено формированием гониосинехий после билатеральной ПЛИТ, что потребовало выполнения диодной транссклеральнной циклофотокоагуляции (ДТЦК) на OD и синустрабекулэктомии (СТЭК) на OS. В дальнейшем выполнена билатеральная факоэмульсификация катаракты с имплантацией интраокулярной линзы (ФЭ+ИОЛ) и СЛТ.РЕЗУЛЬТАТЫ. В первом клиническом случае в течение 2-х месяцев развилась далекозашедшая ПЗУГ на обоих глазах. После двухсторонней ПЛИТ, СТЭК достигнута компенсация внутриглазного давления (ВГД), зрительные функции остались прежними. Во втором клиническом случае через 5,5 лет после ПЛИТ и СЛТ выявлено увеличение толщины хрусталика (OD на 0,2 мм, OS 0,48 мм). На OD ГОН стабильна (скорость истончения слоя нервных волокон сетчатки 0,94 мкм/год, p=0,32, на OS скорость прогрессирования составила -1,04 мкм/год, p=0,018. Учитывая хрусталиковый механизм прогрессирования ЗПЗУ, рекомендована билатеральная ФЭ+ИОЛ. В третьем клиническом примере ВГД оставалось повышенным после билатеральной ПЛИТ, ДТЦК на OD и СТЭК на OS в результате гониосинехиообразования, а потому ФЭ+ИОЛ также не привела к его снижению. После двухсторонней СЛТ достигнута компенсация ВГД без местной гипотензивной терапии (ВГД по данным Icare на OD 18,0 мм рт.ст., OS 15 мм рт.ст.).ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Для сохранения зрительных функций в лечении ЗПЗУ необходимо проводить ФЭ+ИОЛ в самом начале заболевания до формирования ГОН и гониосинехий. Это продиктовано доминирующей ролью хрусталика в формировании ЗПЗУ в описанных клинических примерах

Исследование роли хориоидеи и хрусталика в развитии первичного закрытия угла передней камеры

PURPOSE. To study the role of the choroid and lens in the development of primary anterior chamber angle closure.MATERIAL AND METHODS. The study included 90 patients aged 47 to 80 (30 with primary angle closure (PAC), 30 with suspected primary angle closure (PACs), and 30 in the control group) who underwent swept source optical coherence tomography (SS-OCT). The following parameters were analyzed: subfoveolar choroidal thickness (SFCT), intraocular pressure (IOP), axial length (AL), anterior chamber depth (ACD), lens vault (LV), iris curvature (ICurv) and iris thickness (IT750), angle opening distance (AOD500, AOD750), and iridotrabecular space (TISA500, TISA750).RESULTS. SFCT in PAC (341±59 µm) and PACs (340±51 µm) was higher than in the control group (257.0±37.0 µm, p<0.05). In PAC and PACs, the correlations of SFCT with age, AL, LV, ICurv, IT750 were revealed (all p<0.05). Also, in PAC and PACs, the correlations of LV with age, IOP, ACD, ICurv, IT750, AOD500, AOD750, TISA500, TISA750 were found (all p<0.05). Only in PAC the correlation of SFCT with IOP was determined (p=-0.476; p=0.008).CONCLUSION. The increase in the choroidal thickness in macula compared with the control in both PACs and PAC, as well as the correlations of subfoveolar choroidal thickness with lens vault and iris parameters, suggest the involvement of the choroid in the pathogenesis of primary angle closure disease (PACD). The correlations of lens vault with IOP, the anterior chamber parameters and iris indicate the prevailing role of the lens in the development of PACD and the need for its early replacement.ЦЕЛЬ. Изучить роль хориоидеи и хрусталика в развитии первичного закрытия угла передней камеры.МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ. Исследование включало 90 пациентов (30 – с первичным закрытием угла (ПЗУ), 30 – с подозрением на первичное закрытие угла (ППЗУ), 30 – контроль) в возрасте от 47 до 80 лет, которым проведена оптическая когерентная томография Swept Source (SS-OCT). Анализируемые параметры: толщина субфовеолярной хориоидеи (ТХф), внутриглазное давление (ВГД), аксиальная длина глаза (AL), глубина передней камеры (ACD), высота свода хрусталика (LV), кривизна радужки (ICurv) и ее толщина (IT750), дистанция открытия угла (AOD500, AOD750), иридотрабекулярное пространство (TISA500, TISA750).РЕЗУЛЬТАТЫ. ТХф при ПЗУ (341±59 мкм) и ППЗУ (340±51 мкм), была выше, чем в контроле (257,0±37,0 мкм, p<0,05). При ПЗУ и ППЗУ выявлены корреляции ТХф с возрастом, AL, LV, ICurv, IT750 (все p<0,05), а также установлены корреляции LV с возрастом, ВГД, ACD, ICurv, IT750, AOD500, AOD750, TISA500, TISA750 (все p<0,05). Только при ПЗУ отмечалась корреляция ТХф с ВГД (p=-0,476; p=0,008).ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Увеличение толщины хориоидеи в макуле по сравнению с контролем как при ППЗУ, так и при ПЗУ, а также корреляции субфовеолярной хориоидеи с высотой свода хрусталика и параметрами радужки предполагают участие хориоидеи в патогенезе заболевания первичного закрытия угла (ЗПЗУ). Корреляции высоты свода хрусталика с ВГД, параметрами передней камеры и радужки свидетельствуют о доминирующей роли хрусталика в формировании ЗПЗУ и необходимости ранней его замены