The Pathophysiology of Network Synchrony in Parkinson's Disease

帕金森病网络同步的病理生理学

基本信息

  • 批准号:
    10753285
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 67.07万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2016
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2016-09-30 至 2028-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary/Abstract The physiological underpinning of motor symptoms in Parkinson disease (PD) remains incompletely understood. We propose that the dynamic nature of basal ganglia thalamocortical (BGTC) network activity accounts for and is critical for understanding the dynamic symptomatology of PD and the pathophysiology of disease. We believe that the failure to focus on and investigate the non-stationarity of BGTC physiology and movement kinematics significantly contributes to inconsistency in published results and has impeded progress. We propose and investigate a novel model that accounts for the underexplored temporally dynamic cascade of physiological events occurring between nodes in the BGTC motor circuit. We hypothesize that transient exaggerations in network-level coupling that result in impaired information flow trigger pathophysiological and motor sequelae of PD, including rigidity and bradykinesia, allowing for and differentiating pathological and non-pathological synchrony. We hypothesize that the likelihood of pathological synchrony resulting in impaired information flow depends on the “movement” state, accounting for disproportionate difficulty with movement initiation in PD. We also hypothesize that treatment (dopaminergic and deep brain stimulation [DBS]) decreases the probability of a synchrony-triggered pathological cascade, with some common final changes in the network (e.g., cortical phase amplitude coupling) but with specific differences in physiological effects due to distinct sites of therapeutic action. We will build on prior success of investigating PD network physiology in patients undergoing DBS implantation surgery by simultaneously assessing population level activity from multiple BGTC nodes, including motor cortex, dorsal premotor cortex (to where pallidal-receiving thalamic regions project), subthalamic nucleus (STN), and globus pallidus (GPi, in separate patients), in relation to clinical symptoms and behavior. We now also integrate single unit physiology and synchronized dynamic tasks to test our model. In Aim 1, we will establish the dynamic relationship between network synchronization, local oscillations, and pathophysiologic sequelae under different therapeutic conditions, including STN and GPi DBS and dopaminergic therapy. We hypothesize an increased probability of synchrony leading to pathologic sequelae in the “off” state and test specific hypotheses about both common and distinct physiological effects of the different therapies, depending on site of action. In Aim 2, we hypothesize and aim to demonstrate that movement-related brain states affect sequelae of network synchrony both physiologically and behaviorally, differentially impacting movement initiation and ongoing activity. Finally, in Aim 3, we will distinguish normal and pathologic synchrony (across therapeutic and movement conditions) using a novel information theoretic frameowrk, with a focus on the impact of criticality, complexity matching, and impairments in information flow. This work will enhance the BGTC functional wiring diagram by defining the pathophysiologic significance of network synchrony in PD. Addressing this gap will facilitate therapeutic innovations, including identification of signals for adaptive DBS and to guide pharmacologic innovation.
项目概要/摘要 帕金森病 (PD) 运动症状的生理基础仍不完全清楚。 我们提出基底神经节丘脑皮质(BGTC)网络活动的动态性质解释和 我们认为,这对于了解 PD 的动态症状和疾病的病理生理学至关重要。 未能关注和研究BGTC生理学和运动运动学的非平稳性 极大地导致了已发表结果的不一致,并阻碍了进展。 研究一种新模型,该模型解释了尚未充分探索的生理学时间动态级联 我们勇敢地面对 BGTC 运动电路节点之间发生的瞬态夸大事件。 导致信息流受损的网络级耦合会引发病理生理学和运动后遗症 PD,包括强直和运动迟缓,允许并区分病理性和非病理性 我们追求病理同步导致信息流受损的可能性。 取决于“运动”状态,解释了 PD We 中运动启动的不成比例的困难。 还加强了治疗(多巴胺能和深部脑刺激[DBS])降低了 同步触发的病理级联,网络中存在一些常见的最终变化(例如,皮质阶段 幅度耦合),但由于治疗作用的不同部位,生理效应存在特定差异。 我们将在 PD 先前成功调查接受 DBS 植入的患者的网络生理学的基础上 通过同时评估多个 BGTC 节点(包括运动皮层)的群体水平活动来进行手术, 背侧前运动皮层(苍白球接收丘脑区域投射的地方)、丘脑底核(STN)和 苍白球(GPi,在单独的患者中),与临床症状和行为的关系我们现在也进行了整合。 单一单元生理学和同步动态任务来测试我们的模型 在目标 1 中,我们将建立动态模型。 不同条件下网络同步、局部振荡和病理生理后遗症之间的关系 治疗条件,包括 STN 和 GPi DBS 以及多巴胺能疗法。 同步导致“关闭”状态下的病理后遗症的概率并测试关于两者的具体假设 在目标 2 中,不同疗法的共同和独特的生理效应取决于作用部位。 培养并旨在证明与运动相关的大脑状态会影响网络同步的后遗症 在生理和行为上,对运动开始和持续活动都有不同的影响。 在目标 3 中,我们将区分正常和病理同步(跨越治疗和运动条件) 使用新颖的信息理论框架,重点关注关键性、复杂性匹配和 这项工作将通过定义 BGTC 功能接线图来增强。 网络同步在帕金森病中的病理生理学意义解决这一差距将有助于治疗。 创新,包括识别自适应 DBS 信号并指导药理学创新。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Propofol-induced Changes in α-β Sensorimotor Cortical Connectivity.
  • DOI:
    10.1097/aln.0000000000001940
  • 发表时间:
    2018-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.8
  • 作者:
    Malekmohammadi M;AuYong N;Price CM;Tsolaki E;Hudson AE;Pouratian N
  • 通讯作者:
    Pouratian N
Impulsivity Relates to Relative Preservation of Mesolimbic Connectivity in Patients with Parkinson Disease.
冲动与帕金森病患者中脑边缘连接的相对保留有关。
  • DOI:
    10.1016/j.nicl.2020.102259
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sparks,Hiro;Riskin-Jones,Hannah;Price,Collin;DiCesare,Jasmine;Bari,Ausaf;Hashoush,Nadia;Pouratian,Nader
  • 通讯作者:
    Pouratian,Nader
Dorsal visual stream is preferentially engaged during externally guided action selection in Parkinson Disease.
Pallidal low β-low γ phase-amplitude coupling inversely correlates with Parkinson disease symptoms.
Pallidal stimulation in Parkinson disease differentially modulates local and network β activity.
  • DOI:
    10.1088/1741-2552/aad0fb
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Malekmohammadi M;Shahriari Y;AuYong N;O'Keeffe A;Bordelon Y;Hu X;Pouratian N
  • 通讯作者:
    Pouratian N
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

NADER POURATIAN其他文献

NADER POURATIAN的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('NADER POURATIAN', 18)}}的其他基金

The Pathophysiology of Network Synchrony in Parkinson's Disease
帕金森病网络同步的病理生理学
  • 批准号:
    10429875
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Cortical-Subcortical Network Dynamics of Anesthesia and Consciousness
麻醉和意识的皮质-皮质下网络动力学
  • 批准号:
    10517306
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Cortical-Subcortical Network Dynamics of Anesthesia and Consciousness
麻醉和意识的皮质-皮质下网络动力学
  • 批准号:
    10320052
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
The Pathophysiology of Network Synchrony in Parkinson's Disease
帕金森病网络同步的病理生理学
  • 批准号:
    9762991
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
The Pathophysiology of Network Synchrony in Parkinson's Disease
帕金森病网络同步的病理生理学
  • 批准号:
    9260644
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Invasive Approach to Model Human Cortex-Basal Ganglia Action-Regulating Networks
模拟人类皮层基底神经节动作调节网络的侵入性方法
  • 批准号:
    9356331
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
The Pathophysiology of Network Synchrony in Parkinson's Disease
帕金森病网络同步的病理生理学
  • 批准号:
    9356357
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Electrophysiologic and Anatomic Basis of BOLD fMRI
BOLD fMRI 的电生理学和解剖学基础
  • 批准号:
    8226539
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Electrophysiologic and Anatomic Basis of BOLD fMRI
BOLD fMRI 的电生理学和解剖学基础
  • 批准号:
    8645628
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Electrophysiologic and Anatomic Basis of BOLD fMRI
BOLD fMRI 的电生理学和解剖学基础
  • 批准号:
    8448581
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Climate Change Effects on Pregnancy via a Traditional Food
气候变化通过传统食物对怀孕的影响
  • 批准号:
    10822202
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
NeuroMAP Phase II - Recruitment and Assessment Core
NeuroMAP 第二阶段 - 招募和评估核心
  • 批准号:
    10711136
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Genetic and Environmental Influences on Individual Sweet Preference Across Ancestry Groups in the U.S.
遗传和环境对美国不同血统群体个体甜味偏好的影响
  • 批准号:
    10709381
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
A Next Generation Data Infrastructure to Understand Disparities across the Life Course
下一代数据基础设施可了解整个生命周期的差异
  • 批准号:
    10588092
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
Substance use treatment and county incarceration: Reducing inequities in substance use treatment need, availability, use, and outcomes
药物滥用治疗和县监禁:减少药物滥用治疗需求、可用性、使用和结果方面的不平等
  • 批准号:
    10585508
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 67.07万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了