Die Auswirkung des quellenlokalisierten phasenkodierten EEG-Neurofeedbacks auf die Hirnaktivität

In vorausgegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass eine Modulation der Hirnaktivität mittels EEG-Neurofeedback (NFB) möglich ist. Ziel der Studie war es herauszufinden, ob ge-sunde Probanden die frontoparietale Phasensynchronisation im EEG über quellenlokalisiertes NFB erhöhen können. Im Fokus der Untersuchung stand die Evaluation der Fragen, welche Auswirkungen NFB auf die funktionelle Konnektivität und Magnitude in unterschiedlichen Frequenzbändern des EEG, sowie die funktionelle Konnektivität der Ruhenetzwerke in der fMRT hat. Darüber hinaus wurde untersucht, ob es durch NFB auf behavioraler Ebene zu einer Verbesserung der Aufmerksamkeitsleistung kommt. Dazu wurden Veränderungen der Reakti-onsgeschwindigkeit und der Fehlerrate (Inhibitionskontrolle) in einer Go/NoGo-Aufgabe un-tersucht. Ergänzend wurden aufgabenbezogene fMRT und neurophysiologische Parameter in Form ereigniskorrelierter Potentiale (ERPs) im EEG erfasst. In Abgrenzung zu den meisten Voruntersuchungen wurde ein Interventionseffekteffekt im Vergleich zu einer Placebokontrolle (Sham-NFB) geprüft. 27 gesunde männliche Probanden absolvierten in einem Cross-over-Design mit Sham Kontrolle 31 min EEG-Neurofeedback-Training (8 Runden à 3 min, 1 min Pause zwischen den Runden). Das NFB-Paradigma bestand in einem bilateralen frontoparietalen Training der Phasensyn-chronisation im Frequenzband zwischen 8-15 Hz (1, 2, 1-Band) quellenlokalisiert mittels sLORETA Algorithmus in den BA 7, 8, 9, 39 und 40. Die Rückmeldung der frontoparietalen Phasensynchronisation an den Probanden erfolgte über ein visuelles Feedbacksignal. Vor und nach NFB/Sham-NFB, sowie während der Durchführung der Go/NoGo-Aufgabe erfolgte eine simultane EEG-fMRT-Aufzeichnung im Ruhezustand. Das NFB/Sham-NFB unmittelbar flan-kierend erfolgte die Aufzeichnung eines weiteren Ruhe-EEGs und einer Go/NoGo-Aufgabe außerhalb der MRT. Um den Zusammenhang zwischen zeitlich hochaufgelösten dynamischen Potentialschwankungen des Ruhe-EEGs (frontoparietale Phasensynchronisation) und den räumlich hochaufgelösten Veränderungen der fMRT-BOLD-Fluktuationen darzustellen, wur-den die simultan gemessenen Signalverläufe beider Modalitäten verglichen. Die Auswertung erfolgte für das frontoparietale Netzwerk in einer Korrelationsanalyse im prä-post Vergleich der Gruppen NFB und Sham-NFB. In einer gemischten Varianzanalyse mit Messwiederholung konnte eine Überlegenheit der NFB-Intervention gegenüber dem Sham-NFB für den Trainingsparameter, die frontoparietale Phasensynchronisation des Ruhe-EEGs im Frequenzband zwischen 8-15 Hz, für die linke He-misphäre aufgezeigt werden. Für die rechte Hemisphäre konnte dieser Zusammenhang nicht signifikant nachgewiesen werden. Im Ruhe-EEG konnte als Hauptergebnis im prä-post Ver-gleich eine signifikante Erhöhung der Magnitude im 1-Frequenzband (8-10 Hz) rechts fronto-zentral nachgewiesen werden. Gleichzeitig war die Magnitude des hochfrequenten EEGs (-1 und -2 (30-70 Hz), -3 (21-30 Hz) und -1 (12-15 Hz), sowie des niederfrequenten EEGs ( (1-4 Hz)) auf Sensorebene signifikant verringert. Auf EEG-Quellebene zeigte sich für das FPN in der Kondition mit geschlossenen Augen eine signifikante Reduktion im -Band und mit ge-öffneten Augen eine signifikante Erhöhung im 1-Frequenzband. In der Analyse der funktionellen Konnektivität der in Ruhe gemessenen fMRT zeigten sich als Hauptergebnis im prä-post Vergleich für das FPN links temporal ein Cluster erhöhter funktio-neller Konnektivität, sowie rechts frontal, links frontal, im anterioren Cingulum und der linken Insel Cluster reduzierter funktioneller Konnektivität. Für das DMN konnte rechts parietal ein Cluster erhöhter und im rechten Thalamus ein Cluster reduzierter funktioneller Konnektivität nachgewiesen werden. Nach Sham-NFB wurden keine signifikanten Konnektivitätsverände-rungen beobachtet. Im direkten Vergleich zwischen NFB und Sham-Kondition zeigte sich als Hauptergebnis für das FPN ein großes Cluster erhöhter funktioneller Konnektivität in der NFB-Gruppe links fronto-parieto-occipital. In der Sham-NFB Gruppe wurde linksfrontal ein Cluster erhöhter funktioneller Konnektivität nachgewiesen. Die Analyse der behavioralen Veränderungen zeigte keine signifikante Überlegenheit des NFB im Vergleich zum Sham-NFB, weder in der Reaktionsgeschwindigkeit, noch bei den falschen Reaktionen in der Go/NoGo-Aufgabe. Im Einklang mit diesem Ergebnis konnten auch in der Analyse des aufgabenbezogenen EEGs (ERP-Komponenten) und der aufgabenbezogenen fMRT (BOLD-Aktivität) keine signifikanten Unterschiede zwischen NFB und Sham-NFB aufgezeigt werden. EEG-Phasensynchronisation und BOLD-Zeitserien waren im linken FPN vor NFB nicht signi-fikant positiv und nach NFB signifikant negativ korreliert. Vor und nach Sham-NFB blieb die Korrelation beider Parameter negativ. Die Ergebnisse zeigen, dass mittels NFB eine Erhöhung der Phasensynchronisation im linken FPN erreicht werden kann, nicht jedoch durch Sham-NFB. Die NFB-Intervention führt zu ei-ner Modulation sowohl der Magnitude des EEGs, als auch der Ruhenetzwerke mit Betonung der linken Hemisphäre. Es kommt zu weitläufig verteilten Aktivitätsänderungen, auch über die Trainingsregionen hinaus. Vor allem eine Verringerung der Magnitude des Delta-Bandes kann zusammen mit einer linksseitig und temporal erhöhten funktionellen Konnektivität des FPN in der Resting-State fMRT als Modulation aufmerksamkeitsassoziierter Aktivierungsmuster ver-standen werden. Auch im Vergleich zwischen NFB und Sham-NFB wird deutlich, dass es durch NFB vor allem in parietalen Hirnregionen zu einer Erhöhung der funktionellen Konnek-tivität gekommen ist. Dieser Region wird eine wichtige Kontrollfunktion als Hubregion zwi-schen Aufmerksamkeitsnetzwerken zugeschrieben. Auf behavioraler Ebene zeigt sich in dieser Untersuchung keine Überlegenheit des NFB gegenüber der Sham-NFB. Longitudinale, Sham-kontrollierte Untersuchungen müssen in Zukunft zeigen, ob sich NFB als additives Therapie-verfahren diverser pathologisch bedingter Hirnfunktionsstörungen etablieren kann

Die Auswirkung des quellenlokalisierten phasenkodierten EEG-Neurofeedbacks auf die Hirnaktivität

In vorausgegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass eine Modulation der Hirnaktivität mittels EEG-Neurofeedback (NFB) möglich ist. Ziel der Studie war es herauszufinden, ob ge-sunde Probanden die frontoparietale Phasensynchronisation im EEG über quellenlokalisiertes NFB erhöhen können. Im Fokus der Untersuchung stand die Evaluation der Fragen, welche Auswirkungen NFB auf die funktionelle Konnektivität und Magnitude in unterschiedlichen Frequenzbändern des EEG, sowie die funktionelle Konnektivität der Ruhenetzwerke in der fMRT hat. Darüber hinaus wurde untersucht, ob es durch NFB auf behavioraler Ebene zu einer Verbesserung der Aufmerksamkeitsleistung kommt. Dazu wurden Veränderungen der Reakti-onsgeschwindigkeit und der Fehlerrate (Inhibitionskontrolle) in einer Go/NoGo-Aufgabe un-tersucht. Ergänzend wurden aufgabenbezogene fMRT und neurophysiologische Parameter in Form ereigniskorrelierter Potentiale (ERPs) im EEG erfasst. In Abgrenzung zu den meisten Voruntersuchungen wurde ein Interventionseffekteffekt im Vergleich zu einer Placebokontrolle (Sham-NFB) geprüft. 27 gesunde männliche Probanden absolvierten in einem Cross-over-Design mit Sham Kontrolle 31 min EEG-Neurofeedback-Training (8 Runden à 3 min, 1 min Pause zwischen den Runden). Das NFB-Paradigma bestand in einem bilateralen frontoparietalen Training der Phasensyn-chronisation im Frequenzband zwischen 8-15 Hz (1, 2, 1-Band) quellenlokalisiert mittels sLORETA Algorithmus in den BA 7, 8, 9, 39 und 40. Die Rückmeldung der frontoparietalen Phasensynchronisation an den Probanden erfolgte über ein visuelles Feedbacksignal. Vor und nach NFB/Sham-NFB, sowie während der Durchführung der Go/NoGo-Aufgabe erfolgte eine simultane EEG-fMRT-Aufzeichnung im Ruhezustand. Das NFB/Sham-NFB unmittelbar flan-kierend erfolgte die Aufzeichnung eines weiteren Ruhe-EEGs und einer Go/NoGo-Aufgabe außerhalb der MRT. Um den Zusammenhang zwischen zeitlich hochaufgelösten dynamischen Potentialschwankungen des Ruhe-EEGs (frontoparietale Phasensynchronisation) und den räumlich hochaufgelösten Veränderungen der fMRT-BOLD-Fluktuationen darzustellen, wur-den die simultan gemessenen Signalverläufe beider Modalitäten verglichen. Die Auswertung erfolgte für das frontoparietale Netzwerk in einer Korrelationsanalyse im prä-post Vergleich der Gruppen NFB und Sham-NFB. In einer gemischten Varianzanalyse mit Messwiederholung konnte eine Überlegenheit der NFB-Intervention gegenüber dem Sham-NFB für den Trainingsparameter, die frontoparietale Phasensynchronisation des Ruhe-EEGs im Frequenzband zwischen 8-15 Hz, für die linke He-misphäre aufgezeigt werden. Für die rechte Hemisphäre konnte dieser Zusammenhang nicht signifikant nachgewiesen werden. Im Ruhe-EEG konnte als Hauptergebnis im prä-post Ver-gleich eine signifikante Erhöhung der Magnitude im 1-Frequenzband (8-10 Hz) rechts fronto-zentral nachgewiesen werden. Gleichzeitig war die Magnitude des hochfrequenten EEGs (-1 und -2 (30-70 Hz), -3 (21-30 Hz) und -1 (12-15 Hz), sowie des niederfrequenten EEGs ( (1-4 Hz)) auf Sensorebene signifikant verringert. Auf EEG-Quellebene zeigte sich für das FPN in der Kondition mit geschlossenen Augen eine signifikante Reduktion im -Band und mit ge-öffneten Augen eine signifikante Erhöhung im 1-Frequenzband. In der Analyse der funktionellen Konnektivität der in Ruhe gemessenen fMRT zeigten sich als Hauptergebnis im prä-post Vergleich für das FPN links temporal ein Cluster erhöhter funktio-neller Konnektivität, sowie rechts frontal, links frontal, im anterioren Cingulum und der linken Insel Cluster reduzierter funktioneller Konnektivität. Für das DMN konnte rechts parietal ein Cluster erhöhter und im rechten Thalamus ein Cluster reduzierter funktioneller Konnektivität nachgewiesen werden. Nach Sham-NFB wurden keine signifikanten Konnektivitätsverände-rungen beobachtet. Im direkten Vergleich zwischen NFB und Sham-Kondition zeigte sich als Hauptergebnis für das FPN ein großes Cluster erhöhter funktioneller Konnektivität in der NFB-Gruppe links fronto-parieto-occipital. In der Sham-NFB Gruppe wurde linksfrontal ein Cluster erhöhter funktioneller Konnektivität nachgewiesen. Die Analyse der behavioralen Veränderungen zeigte keine signifikante Überlegenheit des NFB im Vergleich zum Sham-NFB, weder in der Reaktionsgeschwindigkeit, noch bei den falschen Reaktionen in der Go/NoGo-Aufgabe. Im Einklang mit diesem Ergebnis konnten auch in der Analyse des aufgabenbezogenen EEGs (ERP-Komponenten) und der aufgabenbezogenen fMRT (BOLD-Aktivität) keine signifikanten Unterschiede zwischen NFB und Sham-NFB aufgezeigt werden. EEG-Phasensynchronisation und BOLD-Zeitserien waren im linken FPN vor NFB nicht signi-fikant positiv und nach NFB signifikant negativ korreliert. Vor und nach Sham-NFB blieb die Korrelation beider Parameter negativ. Die Ergebnisse zeigen, dass mittels NFB eine Erhöhung der Phasensynchronisation im linken FPN erreicht werden kann, nicht jedoch durch Sham-NFB. Die NFB-Intervention führt zu ei-ner Modulation sowohl der Magnitude des EEGs, als auch der Ruhenetzwerke mit Betonung der linken Hemisphäre. Es kommt zu weitläufig verteilten Aktivitätsänderungen, auch über die Trainingsregionen hinaus. Vor allem eine Verringerung der Magnitude des Delta-Bandes kann zusammen mit einer linksseitig und temporal erhöhten funktionellen Konnektivität des FPN in der Resting-State fMRT als Modulation aufmerksamkeitsassoziierter Aktivierungsmuster ver-standen werden. Auch im Vergleich zwischen NFB und Sham-NFB wird deutlich, dass es durch NFB vor allem in parietalen Hirnregionen zu einer Erhöhung der funktionellen Konnek-tivität gekommen ist. Dieser Region wird eine wichtige Kontrollfunktion als Hubregion zwi-schen Aufmerksamkeitsnetzwerken zugeschrieben. Auf behavioraler Ebene zeigt sich in dieser Untersuchung keine Überlegenheit des NFB gegenüber der Sham-NFB. Longitudinale, Sham-kontrollierte Untersuchungen müssen in Zukunft zeigen, ob sich NFB als additives Therapie-verfahren diverser pathologisch bedingter Hirnfunktionsstörungen etablieren kann

Neurofunctional differences and similarities between persistent postural-perceptual dizziness and anxiety disorder

Introduction: Persistent postural-perceptual dizziness (PPPD) (ICD-11) and anxiety disorders (ANX) share behavioural symptoms like anxiety, avoidance, social withdrawal, hyperarousal, or palpitation as well as neurological symptoms like vertigo, stance and gait disorders. Furthermore, previous studies have shown a bidirectional link between vestibulo-spatial and anxiety neural networks. So far, there have been no neuroimaging-studies comparing these groups. Objectives: The aim of this explorative study was to investigate differences and similarities of neural correlates between these two patient groups and to compare their findings with a healthy control group. Methods: 63 participants, divided in two patient groups (ANX = 20 and PPPD = 14) and two sex and age matched healthy control groups (HC-A = 16, HC-P = 13) were included. Anxiety and dizziness related pictures were shown during fMRI-measurements in a block-design in order to induce emotional responses. All subjects filled in questionnaires regarding vertigo (VSS, VHQ), anxiety (STAI), depression (BDI-II), alexithymia (TAS), and illness-perception (IPQ). After modelling the BOLD response with a standard canonical HRF, voxel-wise t-tests between conditions (emotional-negative vs neutral stimuli) were used to generate statistical contrast maps and identify relevant brain areas (pFDR 30 voxels). ROI-analyses were performed for amygdala, cingulate gyrus, hippocampus, inferior frontal gyrus, insula, supramarginal gyrus and thalamus (p ≤ 0.05). Results: Patient groups differed from both HC groups regarding anxiety, dizziness, depression and alexithymia scores; ratings of the PPPD group and the ANX group did differ significantly only in the VSS subscale ‘vertigo and related symptoms’ (VSS-VER). The PPPD group showed increased neural responses in the vestibulo-spatial network, especially in the supramarginal gyrus (SMG), and superior temporal gyrus (STG), compared to ANX and HC-P group. The PPPD group showed increased neural responses compared to the HC-P group in the anxiety network including amygdala, insula, lentiform gyrus, hippocampus, inferior frontal gyrus (IFG) and brainstem. Neuronal responses were enhanced in visual structures, e.g. fusiform gyrus, middle occipital gyrus, and in the medial orbitofrontal cortex (mOFC) in healthy controls compared to patients with ANX and PPPD, and in the ANX group compared to the PPPD group. Conclusions: These findings indicate that neuronal responses to emotional information in the PPPD and the ANX group are comparable in anxiety networks but not in vestibulo-spatial networks. Patients with PPPD revealed a stronger neuronal response especially in SMG and STG compared to the ANX and the HC group. These results might suggest higher sensitivity and poorer adaptation processes in the PPPD group to anxiety and dizziness related pictures. Stronger activation in visual processing areas in HC subjects might be due to less emotional and more visual processing strategies

Real-Time fMRI Neurofeedback in Patients With Tobacco Use Disorder During Smoking Cessation: Functional Differences and Implications of the First Training Session in Regard to Future Abstinence or Relapse

One of the most prominent symptoms in addiction disorders is the strong desire to consume a particular substance or to show a certain behavior (craving). The strong association between craving and the probability of relapse emphasizes the importance of craving in the therapeutic process. Former studies have demonstrated that neuromodulation using real-time fMRI (rtfMRI) neurofeedback (NF) can be used as a treatment modality in patients with tobacco use disorder. The aim of the present project was to determine whether it is possible to predict the outcome of NF training plus group psychotherapy at the beginning of the treatment. For that purpose, neuronal responses during the first rtfMRI NF session of patients who remained abstinent for at least 3 months were compared to those of patients with relapse. All patients were included in a certified smoke-free course and took part in three NF sessions. During the rtfMRI NF sessions tobacco-associated and neutral pictures were presented. Subjects were instructed to reduce their neuronal responses during the presentation of smoking cues in an individualized region of interest for craving [anterior cingulate cortex (ACC), insula or dorsolateral prefrontal cortex]. Patients were stratified to different groups [abstinence (N = 10) vs. relapse (N = 12)] according to their individual smoking status 3 months after the rtfMRI NF training. A direct comparison of BOLD responses during the first NF-session of patients who had remained abstinent over 3 months after the NF training and patients who had relapsed after 3 months showed that patients of the relapse group demonstrated enhanced BOLD responses, especially in the ACC, the supplementary motor area as well as dorsolateral prefrontal areas, compared to abstinent patients. These results suggest that there is a probability of estimating a successful withdrawal in patients with tobacco use disorder by analyzing the first rtfMRI NF session: a pronounced reduction of frontal responses during NF training in patients might be the functional correlate of better therapeutic success. The results of the first NF sessions could be useful as predictor whether a patient will be able to achieve success after the behavioral group therapy and NF training in quitting smoking or not

Effects of bifrontal transcranial direct current stimulation on brain glutamate levels and resting state connectivity: multimodal MRI data for the cathodal stimulation site

Transcranial direct current stimulation (tDCS) over prefrontal cortex (PFC) regions is currently proposed as therapeutic intervention for major depression and other psychiatric disorders. The in-depth mechanistic understanding of this bipolar and non-focal stimulation technique is still incomplete. In a pilot study, we investigated the effects of bifrontal stimulation on brain metabolite levels and resting state connectivity under the cathode using multiparametric MRI techniques and computational tDCS modeling. Within a double-blind cross-over design, 20 subjects (12 women, 23.7 ± 2~years) were randomized to active tDCS with standard bifrontal montage with the anode over the left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and the cathode over the right DLPFC. Magnetic resonance spectroscopy (MRS) was acquired before, during, and after prefrontal tDCS to quantify glutamate (Glu), Glu + glutamine (Glx) and gamma aminobutyric acid (GABA) concentration in these areas. Resting-state functional connectivity MRI (rsfcMRI) was acquired before and after the stimulation. The individual distribution of tDCS induced electric fields (efields) within the MRS voxel was computationally modelled using SimNIBS 2.0. There were no significant changes of Glu, Glx and GABA levels across conditions but marked differences in the course of Glu levels between female and male participants~were observed. Further investigation yielded a significantly stronger Glu reduction after active compared to sham stimulation~in female participants, but not in male participants. For rsfcMRI neither significant changes nor correlations with MRS data were observed. Exploratory analyses of the effect of efield intensity distribution on Glu changes showed distinct effects in different efield groups. Our findings are limited by the small sample size, but correspond to previously published results of cathodal tDCS. Future studies should address gender and efield intensity as moderators of tDCS induced effects

Assessment of perfusion deficit with early phases of [18F]PI-2620 tau-PET versus [18F]flutemetamol-amyloid-PET recordings.

PURPOSE Characteristic features of amyloid-PET (A), tau-PET (T), and FDG-PET (N) can serve for the A/T/N classification of neurodegenerative diseases. Recent studies showed that the early, perfusion-weighted phases of amyloid- or tau-PET recordings serve to detect cerebrometabolic deficits equally to FDG-PET, therefore providing a surrogate of neuronal injury. As such, two channels of diagnostic information can be obtained in the setting of a single PET scan. However, there has hitherto been no comparison of early-phase amyloid- and tau-PET as surrogates for deficits in perfusion/metabolism. Therefore, we undertook to compare [18F]flutemetamol-amyloid-PET and [18F]PI-2620 tau-PET as "one-stop shop" dual purpose tracers for the detection of neurodegenerative disease. METHODS We obtained early-phase PET recordings with [18F]PI-2620 (0.5-2.5 min p.i.) and [18F]flutemetamol (0-10 min p.i.) in 64 patients with suspected neurodegenerative disease. We contrasted global mean normalized images (SUVr) in the patients with a normal cohort of 15 volunteers without evidence of increased pathology to β-amyloid- and tau-PET examinations. Regional group differences of tracer uptake (z-scores) of 246 Brainnetome volumes of interest were calculated for both tracers, and the correlations of the z-scores were evaluated using Pearson's correlation coefficient. Lobar compartments, regions with significant neuronal injury (z-scores <  - 3), and patients with different neurodegenerative disease entities (e.g., Alzheimer's disease or 4R-tauopathies) served for subgroup analysis. Additionally, we used partial regression to correlate regional perfusion alterations with clinical scores in cognition tests. RESULTS The z-scores of perfusion-weighted images of both tracers showed high correlations across the brain, especially in the frontal and parietal lobes, which were the brain regions with pronounced perfusion deficit in the patient group (R = 0.83 ± 0.08; range, 0.61-0.95). Z-scores of individual patients correlated well by region (R = 0.57 ± 0.15; range, 0.16-0.90), notably when significant perfusion deficits were present (R = 0.66 ± 0.15; range, 0.28-0.90). CONCLUSION The early perfusion phases of [18F]PI-2620 tau- and [18F]flutemetamol-amyloid-PET are roughly equivalent indices of perfusion defect indicative of regional and lobar neuronal injury in patients with various neurodegenerative diseases. As such, either tracer may serve for two diagnostic channels by assessment of amyloid/tau status and neuronal activity

Impact of Partial Volume Correction on [18F]GE-180 PET Quantification in Subcortical Brain Regions of Patients with Corticobasal Syndrome.

Corticobasal syndrome (CBS) is a rare neurodegenerative condition characterized by four-repeat tau aggregation in the cortical and subcortical brain regions and accompanied by severe atrophy. The aim of this study was to evaluate partial volume effect correction (PVEC) in patients with CBS compared to a control cohort imaged with the 18-kDa translocator protein (TSPO) positron emission tomography (PET) tracer [18F]GE-180. Eighteen patients with CBS and 12 age- and sex-matched healthy controls underwent [18F]GE-180 PET. The cortical and subcortical regions were delineated by deep nuclei parcellation (DNP) of a 3D-T1 MRI. Region-specific subcortical volumes and standardized uptake values and ratios (SUV and SUVr) were extracted before and after region-based voxel-wise PVEC. Regional volumes were compared between patients with CBS and controls. The % group differences and effect sizes (CBS vs. controls) of uncorrected and PVE-corrected SUVr data were compared. Single-region positivity in patients with CBS was assessed by a >2 SD threshold vs. controls and compared between uncorrected and PVE-corrected data. Smaller regional volumes were detected in patients with CBS compared to controls in the right ventral striatum (p = 0.041), the left putamen (p = 0.005), the right putamen (p = 0.038) and the left pallidum (p = 0.015). After applying PVEC, the % group differences were distinctly higher, but the effect sizes of TSPO uptake were only slightly stronger due to the higher variance after PVEC. The single-region positivity of TSPO PET increased in patients with CBS after PVEC (100 vs. 83 regions). PVEC in the cortical and subcortical regions is valuable for TSPO imaging of patients with CBS, leading to the improved detection of elevated [18F]GE-180 uptake, although the effect sizes in the comparison against the controls did not improve strongly

Microglial activation and connectivity in Alzheimer disease and aging

OBJECTIVE Alzheimer disease (AD) is characterized by amyloid β (Aβ) plaques and neurofibrillary tau tangles, but increasing evidence suggests that neuroinflammation also plays a key role, driven by the activation of microglia. Aβ and tau pathology appear to spread along pathways of highly connected brain regions, but it remains elusive whether microglial activation follows a similar distribution pattern. Here, we assess whether connectivity is associated with microglia activation patterns. METHODS We included 32 Aβ-positive early AD subjects (18 women, 14 men) and 18 Aβ-negative age-matched healthy controls (10 women, 8 men) from the prospective ActiGliA (Activity of Cerebral Networks, Amyloid and Microglia in Aging and Alzheimer's Disease) study. All participants underwent microglial activation positron emission tomography (PET) with the third-generation mitochondrial 18 kDa translocator protein (TSPO) ligand [18 F]GE-180 and magnetic resonance imaging (MRI) to measure resting-state functional and structural connectivity. RESULTS We found that inter-regional covariance in TSPO-PET and standardized uptake value ratio was preferentially distributed along functionally highly connected brain regions, with MRI structural connectivity showing a weaker association with microglial activation. AD patients showed increased TSPO-PET tracer uptake bilaterally in the anterior medial temporal lobe compared to controls, and higher TSPO-PET uptake was associated with cognitive impairment and dementia severity in a disease stage-dependent manner. INTERPRETATION Microglial activation distributes preferentially along highly connected brain regions, similar to tau pathology. These findings support the important role of microglia in neurodegeneration, and we speculate that pathology spreads throughout the brain along vulnerable connectivity pathways. ANN NEUROL 2022

Cortical [18F]PI-2620 Binding Differentiates Corticobasal Syndrome Subtypes

Background Corticobasal syndrome is associated with cerebral protein aggregates composed of 4-repeat (~50% of cases) or mixed 3-repeat/4-repeat tau isoforms (~25% of cases) or nontauopathies (~25% of cases). Objectives The aim of this single-center study was to investigate the diagnostic value of the tau PET-ligand [18F]PI-2620 in patients with corticobasal syndrome. Methods Forty-five patients (71.5 ± 7.6 years) with corticobasal syndrome and 14 age-matched healthy controls underwent [18F]PI-2620-PET. Beta-amyloid status was determined by cerebral β-amyloid PET and/or CSF analysis. Subcortical and cortical [18F]PI-2620 binding was quantitatively and visually compared between β-amyloid-positive and -negative patients and controls. Regional [18F]PI-2620 binding was correlated with clinical and demographic data. Results Twenty-four percent (11 of 45) were β-amyloid-positive. Significantly elevated [18F]PI-2620 distribution volume ratios were observed in both β-amyloid-positive and β-amyloid-negative patients versus controls in the dorsolateral prefrontal cortex and basal ganglia. Cortical [18F]PI-2620 PET positivity was distinctly higher in β-amyloid-positive compared with β-amyloid-negative patients with pronounced involvement of the dorsolateral prefrontal cortex. Semiquantitative analysis of [18F]PI-2620 PET revealed a sensitivity of 91% for β-amyloid-positive and of 65% for β-amyloid-negative cases, which is in excellent agreement with prior clinicopathological data. Regardless of β-amyloid status, hemispheric lateralization of [18F]PI-2620 signal reflected contralateral predominance of clinical disease severity. Conclusions Our data indicate a value of [18F]PI-2620 for evaluating corticobasal syndrome, providing quantitatively and regionally distinct signals in β-amyloid-positive as well as β-amyloid-negative corticobasal syndrome. In corticobasal syndrome, [18F]PI-2620 may potentially serve for a differential diagnosis and for monitoring disease progression. © 2021 The Authors. Movement Disorders published by Wiley Periodicals LLC on behalf of International Parkinson and Movement Disorder Societ

A multivariate neuromonitoring approach to neuroplasticity-based computerized cognitive training in recent onset psychosis

Two decades of studies suggest that computerized cognitive training (CCT) has an effect on cognitive improvement and the restoration of brain activity. Nevertheless, individual response to CCT remains heterogenous, and the predictive potential of neuroimaging in gauging response to CCT remains unknown. We employed multivariate pattern analysis (MVPA) on whole-brain resting-state functional connectivity (rsFC) to (neuro)monitor clinical outcome defined as psychosis-likeness change after 10-hours of CCT in recent onset psychosis (ROP) patients. Additionally, we investigated if sensory processing (SP) change during CCT is associated with individual psychosis-likeness change and cognitive gains after CCT. 26 ROP patients were divided into maintainers and improvers based on their SP change during CCT. A support vector machine (SVM) classifier separating 56 healthy controls (HC) from 35 ROP patients using rsFC (balanced accuracy of 65.5%,P < 0.01) was built in an independent sample to create a naturalistic model representing the HC-ROP hyperplane. This model was out-of-sample cross-validated in the ROP patients from the CCT trial to assess associations between rsFC pattern change, cognitive gains and SP during CCT. Patients with intact SP threshold at baseline showed improved attention despite psychosis status on the SVM hyperplane at follow-up (p < 0.05). Contrarily, the attentional gains occurred in the ROP patients who showed impaired SP at baseline only if rsfMRI diagnosis status shifted to the healthy-like side of the SVM continuum. Our results reveal the utility of MVPA for elucidating treatment response neuromarkers based on rsFC-SP change and pave the road to more personalized interventions