Qualitative und quantitative Untersuchung des Riechvermögens von Patientinnen und Patienten mit allergischer Rhinitis unter allergenspezifischer Immuntherapie

Die allergische Rhinitis (AR) ist mit einer Lebenszeitprävalenz von 14,8% bei Patienten zwischen 18 und 79 Jahren in Deutschland die häufigste Erkrankung des atopischen Formenkreises und verursacht hohe gesundheitsbezogene Kosten (Schramm et al., 2003, Nathan, 2007). In den letzten Jahren wurde weltweit ein Prävalenzanstieg der AR beobachtet. Patienten mit einer AR leiden häufig, neben typischen Symptomen wie nasalem Juck- und Niesreiz, Augenjucken und –tränen, an Einschränkungen des Riechvermögens. Die Wirksamkeit einer allergenspezifischen Immuntherapie (AIT) wurde hinsichtlich der Verbesserung der genannten Kardinalsymptome und des Medikamentenverbrauchs in zahlreichen Studien belegt. Erste Untersuchungen zeigen, dass eine AIT auch die Riechfunktion von Patienten mit AR verbessert (Katotomichelakis et al., 2013; Tansuker et al. 2014). Da ein vermindertes Riechvermögen häufig zu Einschränkungen der Lebensqualität führt (Temmel et al., 2002), ist es sinnvoll, den Erfolg einer AIT hinsichtlich der Verbesserung der Riechfunktion genauer zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Pilotstudie war es, festzustellen, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen von Patientinnen und Patienten mit AR und einer AIT gibt. Gleichzeitig sollte untersucht werden, ob eine AIT einen therapeutischen Vorteil gegenüber einer symptomatischen Therapie hinsichtlich des Riechvermögens bietet. 13 Patienten unter AIT und zehn Patienten unter symptomatischer Therapie mit einem allergenspezifischen Beschwerdemaximum im Frühjahr (Birkenpollenallergiker) oder Sommer (Gräserpollenallergiker) wurden in die Studie eingeschlossen. Das Riechvermögen der beiden Patientengruppen wurde mittels Sniffin’ Sticks Testbatterie vor AIT-Einleitung im Herbst/ Winter, während der Saison des jeweils klinisch und für die AIT relevanten Pollenflugs (Frühjahr/Sommer) und ein Jahr nach AIT-Einleitung gemessen. Die subjektive Einschätzung des Riechvermögens und der allergischen Symptome wurden zu denselben Messzeitpunkten mittels Fragebögen erhoben. Nach einem Jahr AIT wurden allergische Beschwerden (Rhinitis, Augenprobleme und allergische Beschwerden insgesamt) geringer und Riech- und Schmeckvermögen, Appetit und Nasenatmung subjektiv besser als vor Therapieeinleitung eingeschätzt. Während der Saison des jeweils klinisch relevanten Pollenflugs schätzten Allergiker unter symptomatischer Therapie ihre Beschwerden statistisch signifikant stärker und ihr Riech- und Schmeckvermögen, ihren Appetit und ihre Nasenatmung schwächer ein als die Patienten unter AIT. Diese Tatsache lässt vermuten, dass eine AIT bereits nach einer Therapiedauer von sechs Monaten effektiv ist. Bezüglich der Duftidentifikation, Duftdiskrimination, Riechschwelle und des Gesamtriechscores zeigte sich zu keinem Messzeitpunkt ein signifikanter Unterschied zwischen den AIT-Patienten und der Kontrollgruppe. Nach zwölfmonatiger AIT konnte eine geringe Verbesserung des Gesamtriechscores (0,75 Punkte) und der Riechschwelle (0,25 Punkte) erreicht werden. Hinsichtlich des Alters, Geschlechts, eines vorbestehenden Asthma bronchiale und anderen vorbestehenden Allergien (z.B. Hausstaubmilbenallergie) ergab sich im Riechvermögen kein statistisch signifikanter Unterschied. Raucher konnten nach einem Jahr AIT statistisch signifikant besser riechen als die Nichtraucher. Die Pilotstudie bestätigt die Ergebnisse bisheriger Studien (Radcliffe, Lampe, & Brostoff, 1996; Mun et al., 2013; Katotomichelakis et al., 2013), dass eine AIT allergische Beschwerden subjektiv reduziert. Bislang gibt es keine Studie, die die Riechleistung von Patienten unter AIT mit Patienten unter symptomatischer Therapie vergleicht. Im Gegensatz zu Katotomichelakis et al. 2013 und Tansuker et al. 2014 konnte die Pilotstudie nur eine geringe Verbesserung des quantitativen Riechvermögens innerhalb des ersten Jahres einer AIT zeigen. Bezüglich der Verbesserung des Riechvermögens ergab sich gegenüber einer symptomatischen antiallergischen Therapie kein statistisch signifikanter Vorteil. Die fehlende Randomisierung, ein kleines und heterogenes Patientenkollektiv, ein kurzes Follow-up und ein nicht erfassbarer Placeboeffekt schränken die statistische Aussagekraft der Pilotstudie ein. Zusammenfassend gibt es Hinweise für einen Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen von Patienten mit AR und einer AIT. Die klinischen Beschwerden am Riechorgan scheinen sich unter AIT zu verbessern. Hinsichtlich des Riechvermögens scheint aber eine AIT einer symptomatischen Therapie gegenüber keinen signifikanten Vorteil zu bieten

Qualitative und quantitative Untersuchung des Riechvermögens von Patientinnen und Patienten mit allergischer Rhinitis unter allergenspezifischer Immuntherapie

Die allergische Rhinitis (AR) ist mit einer Lebenszeitprävalenz von 14,8% bei Patienten zwischen 18 und 79 Jahren in Deutschland die häufigste Erkrankung des atopischen Formenkreises und verursacht hohe gesundheitsbezogene Kosten (Schramm et al., 2003, Nathan, 2007). In den letzten Jahren wurde weltweit ein Prävalenzanstieg der AR beobachtet. Patienten mit einer AR leiden häufig, neben typischen Symptomen wie nasalem Juck- und Niesreiz, Augenjucken und –tränen, an Einschränkungen des Riechvermögens. Die Wirksamkeit einer allergenspezifischen Immuntherapie (AIT) wurde hinsichtlich der Verbesserung der genannten Kardinalsymptome und des Medikamentenverbrauchs in zahlreichen Studien belegt. Erste Untersuchungen zeigen, dass eine AIT auch die Riechfunktion von Patienten mit AR verbessert (Katotomichelakis et al., 2013; Tansuker et al. 2014). Da ein vermindertes Riechvermögen häufig zu Einschränkungen der Lebensqualität führt (Temmel et al., 2002), ist es sinnvoll, den Erfolg einer AIT hinsichtlich der Verbesserung der Riechfunktion genauer zu untersuchen. Ziel der vorliegenden Pilotstudie war es, festzustellen, ob es einen Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen von Patientinnen und Patienten mit AR und einer AIT gibt. Gleichzeitig sollte untersucht werden, ob eine AIT einen therapeutischen Vorteil gegenüber einer symptomatischen Therapie hinsichtlich des Riechvermögens bietet. 13 Patienten unter AIT und zehn Patienten unter symptomatischer Therapie mit einem allergenspezifischen Beschwerdemaximum im Frühjahr (Birkenpollenallergiker) oder Sommer (Gräserpollenallergiker) wurden in die Studie eingeschlossen. Das Riechvermögen der beiden Patientengruppen wurde mittels Sniffin’ Sticks Testbatterie vor AIT-Einleitung im Herbst/ Winter, während der Saison des jeweils klinisch und für die AIT relevanten Pollenflugs (Frühjahr/Sommer) und ein Jahr nach AIT-Einleitung gemessen. Die subjektive Einschätzung des Riechvermögens und der allergischen Symptome wurden zu denselben Messzeitpunkten mittels Fragebögen erhoben. Nach einem Jahr AIT wurden allergische Beschwerden (Rhinitis, Augenprobleme und allergische Beschwerden insgesamt) geringer und Riech- und Schmeckvermögen, Appetit und Nasenatmung subjektiv besser als vor Therapieeinleitung eingeschätzt. Während der Saison des jeweils klinisch relevanten Pollenflugs schätzten Allergiker unter symptomatischer Therapie ihre Beschwerden statistisch signifikant stärker und ihr Riech- und Schmeckvermögen, ihren Appetit und ihre Nasenatmung schwächer ein als die Patienten unter AIT. Diese Tatsache lässt vermuten, dass eine AIT bereits nach einer Therapiedauer von sechs Monaten effektiv ist. Bezüglich der Duftidentifikation, Duftdiskrimination, Riechschwelle und des Gesamtriechscores zeigte sich zu keinem Messzeitpunkt ein signifikanter Unterschied zwischen den AIT-Patienten und der Kontrollgruppe. Nach zwölfmonatiger AIT konnte eine geringe Verbesserung des Gesamtriechscores (0,75 Punkte) und der Riechschwelle (0,25 Punkte) erreicht werden. Hinsichtlich des Alters, Geschlechts, eines vorbestehenden Asthma bronchiale und anderen vorbestehenden Allergien (z.B. Hausstaubmilbenallergie) ergab sich im Riechvermögen kein statistisch signifikanter Unterschied. Raucher konnten nach einem Jahr AIT statistisch signifikant besser riechen als die Nichtraucher. Die Pilotstudie bestätigt die Ergebnisse bisheriger Studien (Radcliffe, Lampe, & Brostoff, 1996; Mun et al., 2013; Katotomichelakis et al., 2013), dass eine AIT allergische Beschwerden subjektiv reduziert. Bislang gibt es keine Studie, die die Riechleistung von Patienten unter AIT mit Patienten unter symptomatischer Therapie vergleicht. Im Gegensatz zu Katotomichelakis et al. 2013 und Tansuker et al. 2014 konnte die Pilotstudie nur eine geringe Verbesserung des quantitativen Riechvermögens innerhalb des ersten Jahres einer AIT zeigen. Bezüglich der Verbesserung des Riechvermögens ergab sich gegenüber einer symptomatischen antiallergischen Therapie kein statistisch signifikanter Vorteil. Die fehlende Randomisierung, ein kleines und heterogenes Patientenkollektiv, ein kurzes Follow-up und ein nicht erfassbarer Placeboeffekt schränken die statistische Aussagekraft der Pilotstudie ein. Zusammenfassend gibt es Hinweise für einen Zusammenhang zwischen dem Riechvermögen von Patienten mit AR und einer AIT. Die klinischen Beschwerden am Riechorgan scheinen sich unter AIT zu verbessern. Hinsichtlich des Riechvermögens scheint aber eine AIT einer symptomatischen Therapie gegenüber keinen signifikanten Vorteil zu bieten

Advanced nonlinear approach to quantify directed interactions within EEG activity of children with temporal lobe epilepsy in their time course

Background. The quantification of directed interactions within the brain and in particular their time courses are of highest interest for the investigation of epilepsy. The underlying coordinated neuronal mass activities span functionally diverse and structurally widely distributed cortical and subcortical brain regions, i.e. dynamic, distributed epileptic network can be assumed possibly not fitting in the concept of linearity. Consequently, nonlinear, time-variant, and directed connectivity and synchronization analysis could be helpful to understand processes contributing to the seizure onset and propagation. Methods. The nonlinear convergent cross mapping (CCM) quantifies directed interactions between time series by using nonlinear state space reconstruction. CCM is applied to the EEG of 18 children with temporal lobe epilepsy (TLE), i.e. directed interactions within EEG activity and within specific components of EEG activity (δ-activity and α-activity) are investigated. Linear time-variant multivariate AR modeling was performed for these data to test for subsequent applications of linear AR-based connectivity measures. Results. Linear MVAR models proved to be inappropriate for our data. Time-varying application of CCM revealed that statistically significant nonlinear interactions within the EEG activity and within specific components of the EEG exist in the preictal, ictal, and postictal periods. Distinct time courses of such interactions and differences in the time pattern of interactions occurring in the different components of EEG activity that we investigated discovered the high complexity of the underlying processes. No distinct results could be found concerning the presumed directionalities of interactions. Statistical relevant interactions were quantified by bootstrapping and surrogate data approach. Conclusion. Advanced nonlinear CCM approach was able to uncover time pattern of nonlinear interactions thereby possibly contributing to the further understanding of complex behavior of the brain during TLE. Our investigation may provide deeper insight into physiological state of complex networks, e.g. during the development of an epileptic seizure or the recovery in the postictal state

Advanced Insights into Functional Brain Connectivity by Combining Tensor Decomposition and Partial Directed Coherence

<div><p>Quantification of functional connectivity in physiological networks is frequently performed by means of time-variant partial directed coherence (tvPDC), based on time-variant multivariate autoregressive models. The principle advantage of tvPDC lies in the combination of directionality, time variance and frequency selectivity simultaneously, offering a more differentiated view into complex brain networks. Yet the advantages specific to tvPDC also cause a large number of results, leading to serious problems in interpretability. To counter this issue, we propose the decomposition of multi-dimensional tvPDC results into a sum of rank-1 outer products. This leads to a data condensation which enables an advanced interpretation of results. Furthermore it is thereby possible to uncover inherent interaction patterns of induced neuronal subsystems by limiting the decomposition to several relevant channels, while retaining the global influence determined by the preceding multivariate AR estimation and tvPDC calculation of the entire scalp. Finally a comparison between several subjects is considerably easier, as individual tvPDC results are summarized within a comprehensive model equipped with subject-specific loading coefficients. A proof-of-principle of the approach is provided by means of simulated data; EEG data of an experiment concerning visual evoked potentials are used to demonstrate the applicability to real data.</p></div

Ground truth model of simulated data.

<p>Upper row: spatial loadings; lower row: temporal loadings.</p

Analysis of module structure quality in highly resolved functional connectivity networks

<p>The poster I presented at "Tag der Forschung" (day of science) / Michael Stifel Center Jena meeting, Jena, Germany. I presented a similar poster at the #netsci2015 conference in Zaragoza, Spain, 2015 (International School and Conference on Network Science, NetSci).</p> <p>The manuscript for the corresponding paper is already submitted (June 2015). </p> <p> </p

Results of one exemplary subject.

<p>EEG data (mean over trials) together with an illustration of the visual “what” and “where” pathways.</p

EEG tvPDC results of one exemplary subject between channels CP3, CP4, P7, P8, O1, Oz and O2.

<p>Maps on the diagonal depict corresponding parametric AR spectra. Arrows in the headings indicate direction of the interaction. Stimulus onset is at 0.5 s.</p