The integrity of the neuronal networks underlying relational memory as a predictor of post-surgical memory outcome in patients with mesial temporal lobe epilepsy: a multimodal neuroimaging approach
Final Report Abstract
Wie bereits in der Projektbeschreibung erläutert stellt Gedächtnisverlust nach einseitiger chirurgischer Entfernung des medialen Temporallappens (MTL) bei Epilepsiepatienten ein großes Risiko dar. Bisherige Vorhersageparameter erfassen ausschließlich die Funktionalität des betroffenen MTL und vernachlässigen dabei wichtige Informationen über die Funktionalität neuronaler Netzwerke. Dieses Forschungsprojekt hatte daher das Hauptziel zu testen, ob die Vorhersage von postoperativem Gedächtnisverlust durch die Einbeziehung relevanter Netzwerkinteraktionen zwischen MTL und anderen Gehirnregionen verbessert werden kann. Eine relativ neue Anwendung der funktionellen Magnetresonanztomographie (FMRT) stellt das sogenannte "resting state"-Verfahren da. Hierbei wird Gehirnaktivität gemessen, während die Versuchsperson wach und entspannt im FMRT Scanner liegt. Interessanterweise hat man festgestellt, dass der MTL im Ruhezustand mit den gleichen Gehirnregionen interagiert wie unter Beanspruchung, wie zum Beispiel während eines Gedächtnistests. In diesem Forschungsprojekt konnten wir zeigen, dass der betroffene MTL von Epilepsiepatienten weniger Konnektivität zu anderen Gehirnregionen aufzeigt als der MTL von gesunden Versuchspersonen. Wie vorhergesagt korrelierte diese reduzierte Konnektivität bei Patienten mit präoperativer Gedächtnisleistung und postoperativem Gedächtnisverlust. In einem Vergleich mit anderen üblichen Vorhersageparametern konnten wir weiterhin zeigen, dass Konnektivität postoperativen Gedächtnisverlust wirklich verbessert vorhersagt. Überraschenderweise fanden wir auch, dass eine Konnektivität zum unbetroffenen MTL in der kontralateralen Hemisphäre vorhersagte, inwiefern Patienten vor postoperativem Gedächtnisverlust geschützt sind. Eine klare Limitation dieser Studie ist ihre kleine Versuchskohorte. Dadurch dass Patienten vor und nach dem chirurgischen Eingriff getestet werden mussten, betrug die Zeitspanne zwischen beiden Versuchszeitpunkten oft bis zu zwei Jahren. Obwohl diese Ergebnisse gut mit der aktuellen Literatur übereinstimmen, sind Replikationsstudien wichtig und notwendig. Dennoch sind diese Ergebnisse wichtige Indikatoren, dass FMRT, und vor allem resting state Konnektivität eine potentiell bedeutende klinische Rolle in der Diagnose von kognitiven Auswirkungen chirurgischer Eingriffe spielen kann.
Publications
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(2012) Distinct Patterns of Functional and Effective Connectivity between Perirhinal Cortex and Other Cortical Regions in Recognition Memory and Perceptual Discrimination, Cerebral Cortex, 22(1): 74-85
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(2013) Altered resting state brain dynamics in temporal lobe epilepsy: a survey of spectral power, functional connectivity and graph theory metrics, Plos One, 8(7): e68609
Quraan, M.; McCormick, C.; Cohn, M.; Valiante, T.A.; McAndrews, M.P.
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(2013) Default mode network connectivity indicates episodic memory capacity in mesial temporal lobe epilepsy, Epilepsia, 54(5): 809-18
McCormick, C.; Quraan, M.; Cohn, M.; Valiante, T.A.; McAndrews, M.P.
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(2014) Linking DMN connectivity to episodic memory capacity: What can we learn from patients with medial temporal lobe damage? NeuroImage: Clinical, Volume 5, 2014, Pages 188-196
McCormick, C.; Protzner, A.B.; Barnett, A.J.; Cohn, M.; Valiante, T.; McAndrews, M.P.
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(2014) Using multivariate data reduction to predict post-surgery memory decline in patients with mesial temporal lobe epilepsy, Epilepsy & Behavior, 31:220-7
St-Laurent, M.; McCormick, C.; Cohn, M.; Mišić, B.; Giannoylis, I.; McAndrews, M.P.
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(First: 2013) Functional and effective hippocampal-neocortical connectivity during construction and elaboration of autobiographical memory retrieval. Cerebral Cortex, Volume 25, Issue 5, 1 May 2015, Pages 1297–1305. Published: 24 November 2013
McCormick, C.; St-Laurent, M.; Ty, A.; Valiante, T.; McAndrews, M.P.
