難聴を伴う片側性急性耳鳴りにおけるネットワーク内およびネットワーク間の接続の乱れ

Disrupted intra- and inter-network connectivity in unilateral acute tinnitus with hearing loss.

抄録

目的:

現在、急性耳鳴りの根底にある神経生理学的メカニズムはまだ十分に理解されていない。本研究では、難聴を伴う急性耳鳴り患者（ATHL）の安静時ネットワーク（RSN）内およびネットワーク間の脳機能的結合性（FC）の差異を探索することを目的とした。さらに、FCの変化と臨床的特徴との相関を評価した。

Purpose: Currently, the underlying neurophysiological mechanism of acute tinnitus is still poorly understood. This study aimed to explore differences in brain functional connectivity (FC) within and between resting-state networks (RSNs) in acute tinnitus patients with hearing loss (ATHL). Furthermore, it also evaluated the correlations between FC alterations and clinical characteristics.

方法:

患者40名と健常対照者40名の2つのマッチドグループを対象とした。独立成分分析（ICA）によりRSNを求め、RSN内のFCの差を算出した。また、機能的ネットワーク接続性（FNC）解析により、ネットワーク間の関係を調べた。最後に、相関分析を用いて、FNC異常と臨床データとの関係を評価した。

Methods: Two matched groups of 40 patients and 40 healthy controls (HCs) were included. Independent component analysis (ICA) was employed to obtain RSNs and FC differences were calculated within RSNs. In addition, the relationships between networks were conducted using functional network connectivity (FNC) analysis. Finally, an analysis of correlation was used to evaluate the relationship between FNC abnormalities and clinical data.

結果:

本研究の結果、聴覚ネットワーク（AN）、小脳ネットワーク（CN）、デフォルトモードネットワーク（DMN）、実行制御ネットワーク（ECN）、感覚運動ネットワーク（SMN）、腹側注意ネットワーク（VAN）、視覚ネットワーク（VN）の7つの主要RSNが両群でグループICAにより抽出されたことが判明しました。さらに、ATHL群では、HC群と比較して、CN、ECN、VN内のFCに異常があることが指摘された。さらに、SMN-ECN、SMN-CN、ECN-AN、DMN-VAN、DMN-CN接続など、群間で異なるネットワークの相互作用のパターンが観察された。また、ATHLにおける機能的断絶と臨床的特徴の相関が本研究で見出された。

Results: Results of this study found that seven major RSNs including the auditory network (AN), cerebellum network (CN), default mode network (DMN), executive control network (ECN), sensorimotor network (SMN), ventral attention network (VAN), and visual network (VN) were extracted using the group ICA in both groups. Furthermore, it was noted that the ATHL group showed aberrant FC within the CN, ECN, and VN as compared with HCs. Moreover, different patterns of network interactions were observed between groups, including the SMN-ECN, SMN-CN, ECN-AN, DMN-VAN, and DMN-CN connections. The correlations between functional disconnection and clinical characteristics in ATHL were also found in this study.

結論:

本研究では、ATHLにおけるネットワーク内およびネットワーク間結合の広範な変化が示され、複数の大規模なネットワーク機能障害および相互作用が初期段階で関与していることが示唆された。さらに、本研究で得られた知見は、急性耳鳴りの神経生理学的メカニズムを理解するための新たな視点を提供するものと思われる。

Conclusion: In conclusion, this study indicated widespread alterations of intra- and inter-network connectivity in ATHL, suggesting that multiple large-scale network dysfunctions and interactions are involved in the early stage. Furthermore, our findings may provide new perspectives to understand the neuropathophysiological mechanism of acute tinnitus.