Dokument: Within- and between-network functional connectivity in Parkinson's disease as potential biomarkers – systematic analysis and potential challenges
| Titel: | Within- and between-network functional connectivity in Parkinson's disease as potential biomarkers – systematic analysis and potential challenges | |||||||
| Weiterer Titel: | Funktionelle Konnektivität innerhalb und zwischen neuronalen Netzwerken als potenzielle Biomarker bei der Parkinson-Krankheit – systematische Analyse und potenzielle Herausforderungen | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=70260 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20250728-131918-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dodegge, Miriam [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. med. Eickhoff, Simon B. [Gutachter] PD Caspers, Julian [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | systemische Neurowissenschaften, Parkinson-Krankheit, Biomarker, Neuroimaging | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen, jedoch ist die diagnostische Genauigkeit durch das Fehlen sensitiver und spezifischer Biomarker begrenzt. Ein vielversprechender Ansatz zur Entwicklung von Biomarkern ist die Analyse PD-spezifischer Veränderungen der neuronalen funktionellen Konnektivität im Ruhezustand (rsFC) mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRT). Verschiedene Studien berichteten über Veränderungen in der funktionellen Konnektivität (FC) im Default Mode Network (DMN, u.a. mit selbstbezogenen Gedanken und Tagträumen assoziiert) und in Task-positiven Networks (TPNs, bei der Ausführung von Aufgaben aktiv). Die Literatur ist jedoch häufig widersprüchlich.
Ziel der vorliegenden Studie war die Evaluierung der rsFC von metaanalytisch definierten Netzwerken als potenzielle Biomarker für PD und die Identifizierung möglicher Ansatzpunkte für die Biomarker-Forschung. Dabei wurde die FC des DMN, eines gesamten Gehirnnetzwerks (WBN) und von 11 metaanalytisch definierten TPNs in zwei unabhängigen Datensätzen mit insgesamt 66 PD-Patienten und 67 gesunden Kontrollpersonen systematisch untersucht. Dabei kamen einfache Mittelwerte der FC und graphentheoretische Kennzahlen zum Einsatz. Beide Datensätze wurden unabhängig voneinander analysiert, um die Replizierbarkeit der Ergebnisse zu überprüfen. Im ersten Datensatz zeigte sich, dass das DMN bei PD-Patienten weniger stark und effizient vernetzt war. Die mittlere FC, die global efficiency und die diffusion efficiency des DMN waren verringert und mehrere Messgrößen korrelierten negativ mit der motorischen Symptomlast. Auch innerhalb mehrerer TPNs (u.a. zwei motorische Netzwerke) war die FC reduziert. Die Analyse der Interaktionen zwischen DMN und TPNs/WBN ergab Hinweise auf einen weniger effizienten Informationsfluss, z.B. zwischen dem DMN und dem motor execution Netzwerk bzw. dem vigilant attention Netzwerk. Darüber hinaus wurden veränderte Integrations- und Segregationsmuster des DMN bei PD festgestellt. Nur ein kleiner Teil der Ergebnisse aus dem ersten Datensatz wurde im zweiten Datensatz repliziert, vermutlich aufgrund der heterogenen Natur der PD. Insgesamt gab es Hinweise darauf, dass rsFC-Analysen von metaanalytischen Netzwerken ein möglicher Ausgangspunkt für die von Biomarker-Entwicklung bei PD sein könnten. Allerdings wirft die geringe Übereinstimmung der Ergebnisse in den beiden Datensätzen Fragen zur Zuverlässigkeit der Befunde auf. Zusammen mit früheren Studienergebnissen legt die Studie nahe, dass eine vertiefte Untersuchung von PD-Subtypen erforderlich ist, um das Potenzial von FC-basierten Biomarkern für die Parkinson-Diagnostik weiter zu erforschen und zu bewerten.Parkinson’s disease (PD) is among the most prevalent neurodegenerative diseases. However, due to a lack of sensitive and specific biomarkers, diagnostic accuracy remains relatively low. One promising avenue for the development of biomarkers is the analysis of functional magnetic resonance imaging (fMRI) to detect PD specific changes in neural resting-state functional connectivity (rsFC) patterns. Previous studies found alterations of functional connectivity (FC) in the default mode network (DMN, associated with self-referential thoughts and mind-wandering) and in task-positive networks (TPN, involved in externally directed tasks), however the literature is often contradictory. The aim of the study was to help to elucidate whether rsFC of meta-analytic networks has the potential to serve as a diagnostic biomarker in PD, and to identify potential starting points for further biomarker research. To this end, rs-fMRI data from two independent datasets from a total of 66 PD patients and 67 healthy controls (HC) were analyzed. Within- and between-network FC of the DMN, a whole-brain network (WBN) and 11 meta-analytically defined TPNs, covering a large set of cognitive functions, were systematically assessed via variations of simple mean FC and graph-theoretical measures. Both datasets were investigated independently to evaluate replicability of results. In the first dataset, there were signs of a less strongly and less efficiently connected DMN in PD compared to HC. The average FC, global efficiency and diffusion efficiency of the DMN were decreased, and several measures correlated negatively with motor symptom severity. FC was also decreased within several TPNs, including the two investigated motor networks. The analysis of the interaction of the DMN and the TPNs/WBN revealed signs of a less efficient information flow between networks (e.g., between DMN and motor execution network or DMN and vigilant attention network). Furthermore, there were signs of altered integration and segregation patterns of the DMN in PD. Intriguingly, only a small portion of the results from the first dataset was replicated in the second dataset, probably due to the heterogeneous nature of PD. Overall, there is some evidence for the suitability of rsFC measures as a starting point for the development of new biomarkers in PD. However, the small overlap of results between the two datasets raises concerns about the reliability and generalizability of PD-related FC alterations. Overall, taken together with previous findings, the study indicates the need for further investigations into PD subtypes to fully explore and evaluate the potential to develop FC-derived biomarkers in PD. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 28.07.2025 | |||||||
| Dateien geändert am: | 28.07.2025 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 01.02.2025 | |||||||
| Datum der Promotion: | 15.07.2025 |
