小児発症型多発性硬化症における非定型視覚皮質振動と運動皮質振動の構造的相関

Structural correlates of atypical visual and motor cortical oscillations in pediatric-onset multiple sclerosis.

• Amy T Waldman
• John R Sollee
• Ritobrato Datta
• Amy M Lavery
• Geraldine Liu
• Tomas S Aleman
• Brenda L Banwell
• William C Gaetz

抄録

我々はこれまでに、小児発症型多発性硬化症（POMS）が運動処理速度だけでなく視覚経路にも悪影響を及ぼすことを明らかにしてきた。多発性硬化症に関連した灰白質（WM）組織のびまん性構造損傷と視覚・運動刺激に対する大脳皮質の反応との関係は、まだ十分に理解されていない。我々は、14人のPOMS患者と15人の年齢と性別をマッチさせた健常対照者の脳磁図を使用して、視覚-運動タスクへの視覚ガンマ（30-80Hz）、運動ガンマ（60-90Hz）、および運動ベータ（15-30Hz）の皮質振動応答を評価した。その後、3T MRIを用いた。(a)後視覚および皮質運動WM経路のフラクショナル異方性(FA)を計算し、(b)楔状突起と一次運動野の体積と厚さを定量化した。その結果、POMSでは視覚ガンマバンドパワーが低下し、視神経放射のFAの低下と関連していたが、クネウスの体積や厚さの損失とは関連していなかった。また、一次運動野の活動は、運動後のβリバウンド振幅とピーク潜時の関係で測定され、POMSでは低下したが、この低下は構造的指標では予測できなかった。これらの知見は、WMの完全性の喪失がPOMSにおける視覚野の電気的反応の低下の一因であることを示唆している。今後、より大規模なコホートでの研究により、視覚処理機能の観点からこの知見の認知的意味合いが明らかになり、POMSで起こることが知られている脳体積の漸進的な減少が、最終的にこのようなタスクにおける進行性の機能障害と視覚野における皮質の電気的応答の漸進的な減少の両方に寄与しているかどうかが明らかになるであろう。

We have previously demonstrated that pediatric-onset multiple sclerosis (POMS) negatively impacts the visual pathway as well as motor processing speed. Relationships between MS-related diffuse structural damage of gray and white matter (WM) tissue and cortical responses to visual and motor stimuli remain poorly understood. We used magnetoencephalography in 14 POMS patients and 15 age- and sex-matched healthy controls to assess visual gamma (30-80 Hz), motor gamma (60-90 Hz), and motor beta (15-30 Hz) cortical oscillatory responses to a visual-motor task. Then, 3T MRI was used to: (a) calculate fractional anisotropy (FA) of the posterior visual and corticospinal motor WM pathways and (b) quantify volume and thickness of the cuneus and primary motor cortex. Visual gamma band power was reduced in POMS and was associated with reduced FA of the optic radiations but not with loss of cuneus volume or thickness. Activity in the primary motor cortex, as measured by postmovement beta rebound amplitude associated with peak latency, was decreased in POMS, although this reduction was not predicted by structural metrics. Our findings implicate loss of WM integrity as a contributor to reduced electrical responses in the visual cortex in POMS. Future work in larger cohorts will inform on the cognitive implications of this finding in terms of visual processing function and will determine whether the progressive loss of brain volume known to occur in POMS ultimately contributes to both progressive dysfunction in such tasks as well as progressive reduction in cortical electrical responses in the visual cortex.

© 2020 The Authors. Human Brain Mapping published by Wiley Periodicals LLC.