Published November 11, 2022 | Version v1
Publication Open

Treadmill training in Parkinson's disease is underpinned by the interregional connectivity in cortical-subcortical network

Creators

  • 1. University Medical Center of the Johannes Gutenberg University Mainz
  • 2. Johannes Gutenberg University Mainz
  • 3. Tel Aviv University
  • 4. University of Engineering and Technology Lahore
  • 5. Trinity College Dublin

Description

Treadmill training (TT) has been extensively used as an intervention to improve gait and mobility in patients with Parkinson's disease (PD). Regional and global effects on brain activity could be induced through TT. Training effects can lead to a beneficial shift of interregional connectivity towards a physiological range. The current work investigates the effects of TT on brain activity and connectivity during walking and at rest by using both functional near-infrared spectroscopy and functional magnetic resonance imaging. Nineteen PD patients (74.0 ± 6.59 years, 13 males, disease duration 10.45 ± 6.83 years) before and after 6 weeks of TT, along with 19 age-matched healthy controls were assessed. Interregional effective connectivity (EC) between cortical and subcortical regions were assessed and its interrelation to prefrontal cortex (PFC) activity. Support vector regression (SVR) on the resting-state ECs was used to predict prefrontal connectivity. In response to TT, EC analysis indicated modifications in the patients with PD towards the level of healthy controls during walking and at rest. SVR revealed cerebellum related connectivity patterns that were associated with the training effect on PFC. These findings suggest that the potential therapeutic effect of training on brain activity may be facilitated via changes in compensatory modulation of the cerebellar interregional connectivity.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم استخدام تدريب المطحنة (TT) على نطاق واسع كتدخل لتحسين المشي والتنقل لدى المرضى الذين يعانون من مرض باركنسون (PD). يمكن إحداث تأثيرات إقليمية وعالمية على نشاط الدماغ من خلال TT. يمكن أن تؤدي تأثيرات التدريب إلى تحول مفيد في الاتصال الأقاليمي نحو نطاق فسيولوجي. يبحث العمل الحالي في تأثيرات TT على نشاط الدماغ والاتصال أثناء المشي والراحة باستخدام كل من التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. تم تقييم تسعة عشر مريضا بمرض باركنسون (74.0 ± 6.59 سنة، 13 ذكرا، مدة المرض 10.45 ± 6.83 سنة) قبل وبعد 6 أسابيع من TT، جنبا إلى جنب مع 19 ضوابط صحية مطابقة للعمر. تم تقييم الاتصال الفعال بين الأقاليم (EC) بين المناطق القشرية وتحت القشرية وترابطه مع نشاط قشرة الفص الجبهي (PFC). تم استخدام انحدار متجه الدعم (SVR) على ECs في حالة الراحة للتنبؤ بالاتصال قبل الجبهي. استجابة لـ TT، أشار تحليل EC إلى حدوث تعديلات في المرضى الذين يعانون من مرض باركنسون نحو مستوى الضوابط الصحية أثناء المشي والراحة. كشفت SVR عن أنماط اتصال مرتبطة بالمخيخ ارتبطت بتأثير التدريب على PFC. تشير هذه النتائج إلى أن التأثير العلاجي المحتمل للتدريب على نشاط الدماغ يمكن تسهيله من خلال التغييرات في التعديل التعويضي للاتصال بين الأقاليم المخيخية.

Translated Description (French)

L'entraînement sur tapis roulant (TT) a été largement utilisé comme intervention pour améliorer la marche et la mobilité chez les patients atteints de la maladie de Parkinson (MP). Des effets régionaux et mondiaux sur l'activité cérébrale pourraient être induits par la TT. Les effets de l'entraînement peuvent conduire à un changement bénéfique de la connectivité interrégionale vers une gamme physiologique. Le travail actuel étudie les effets de la TT sur l'activité cérébrale et la connectivité pendant la marche et au repos en utilisant à la fois la spectroscopie fonctionnelle dans le proche infrarouge et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. Dix-neuf patients atteints de MP (74,0 ± 6,59 ans, 13 hommes, durée de la maladie 10,45 ± 6,83 ans) avant et après 6 semaines de TT, ainsi que 19 témoins sains appariés selon l'âge ont été évalués. La connectivité efficace interrégionale (CE) entre les régions corticales et sous-corticales a été évaluée et son interrelation avec l'activité du cortex préfrontal (PFC). La régression vectorielle de support (SVR) sur les CE au repos a été utilisée pour prédire la connectivité préfrontale. En réponse au TT, l'analyse EC a indiqué des modifications chez les patients atteints de MP vers le niveau de contrôles sains pendant la marche et au repos. La RVS a révélé des modèles de connectivité liés au cervelet qui étaient associés à l'effet de l'entraînement sur les PFC. Ces résultats suggèrent que l'effet thérapeutique potentiel de l'entraînement sur l'activité cérébrale peut être facilité par des changements dans la modulation compensatoire de la connectivité interrégionale cérébelleuse.

Translated Description (Spanish)

El entrenamiento en cinta rodante (TT) se ha utilizado ampliamente como una intervención para mejorar la marcha y la movilidad en pacientes con enfermedad de Parkinson (EP). Los efectos regionales y globales sobre la actividad cerebral podrían inducirse a través del TT. Los efectos del entrenamiento pueden conducir a un cambio beneficioso de la conectividad interregional hacia un rango fisiológico. El trabajo actual investiga los efectos del TT en la actividad cerebral y la conectividad durante la marcha y en reposo mediante el uso de espectroscopía funcional de infrarrojo cercano y resonancia magnética funcional. Se evaluaron diecinueve pacientes con EP (74.0 ± 6.59 años, 13 hombres, duración de la enfermedad 10.45 ± 6.83 años) antes y después de 6 semanas de TT, junto con 19 controles sanos de la misma edad. Se evaluó la conectividad efectiva interregional (EC) entre las regiones corticales y subcorticales y su interrelación con la actividad de la corteza prefrontal (PFC). Se utilizó la regresión del vector de soporte (SVR) en las CE en estado de reposo para predecir la conectividad prefrontal. En respuesta al TT, el análisis de EC indicó modificaciones en los pacientes con EP hacia el nivel de controles sanos durante la marcha y en reposo. SVR reveló patrones de conectividad relacionados con el cerebelo que se asociaron con el efecto del entrenamiento en PFC. Estos hallazgos sugieren que el posible efecto terapéutico del entrenamiento en la actividad cerebral puede facilitarse a través de cambios en la modulación compensatoria de la conectividad interregional cerebelosa.

Files

s41531-022-00427-3.pdf.pdf

Files (1.5 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:fe70a113fba1f3cf27c29502c78d4b9f
1.5 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يرتكز تدريب المطحنة على مرض باركنسون على الاتصال الأقاليمي في الشبكة القشرية تحت القشرية
Translated title (French)
La formation sur tapis roulant dans la maladie de Parkinson est soutenue par la connectivité interrégionale dans le réseau cortical-sous-cortical
Translated title (Spanish)
El entrenamiento en cinta rodante en la enfermedad de Parkinson se basa en la conectividad interregional en la red cortical-subcortical

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4309076145
DOI
10.1038/s41531-022-00427-3

Is supplement to
https://openalex.org/W4252587867 (Other)
https://openalex.org/W4250679599 (Other)
https://openalex.org/W4244025530 (Other)
https://openalex.org/W4236064658 (Other)
https://openalex.org/W4233336045 (Other)
https://openalex.org/W4232465970 (Other)
https://openalex.org/W3150454329 (Other)
https://openalex.org/W3145575137 (Other)
https://openalex.org/W2283746446 (Other)
https://openalex.org/W1520477417 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1945080360
  • https://openalex.org/W1973158444
  • https://openalex.org/W1974861767
  • https://openalex.org/W1977656460
  • https://openalex.org/W1989306793
  • https://openalex.org/W1996776986
  • https://openalex.org/W2005593275
  • https://openalex.org/W2008813344
  • https://openalex.org/W2009688094
  • https://openalex.org/W2011131455
  • https://openalex.org/W2022117483
  • https://openalex.org/W2029802912
  • https://openalex.org/W2061564920
  • https://openalex.org/W2061919892
  • https://openalex.org/W2082137964
  • https://openalex.org/W2082240739
  • https://openalex.org/W2084440508
  • https://openalex.org/W2095491050
  • https://openalex.org/W2101329822
  • https://openalex.org/W2118339728
  • https://openalex.org/W2118604203
  • https://openalex.org/W2123617622
  • https://openalex.org/W2123627348
  • https://openalex.org/W2124071321
  • https://openalex.org/W2128213565
  • https://openalex.org/W2130087282
  • https://openalex.org/W2136562407
  • https://openalex.org/W2157716216
  • https://openalex.org/W2159552567
  • https://openalex.org/W2161765194
  • https://openalex.org/W2165758561
  • https://openalex.org/W2168226253
  • https://openalex.org/W2266893637
  • https://openalex.org/W2407736941
  • https://openalex.org/W2430789528
  • https://openalex.org/W2485179528
  • https://openalex.org/W2517578150
  • https://openalex.org/W2612881983
  • https://openalex.org/W2734714330
  • https://openalex.org/W2759666215
  • https://openalex.org/W2766377895
  • https://openalex.org/W2795315443
  • https://openalex.org/W2801799174
  • https://openalex.org/W2896849966
  • https://openalex.org/W2924192779
  • https://openalex.org/W2939535752
  • https://openalex.org/W2951583631
  • https://openalex.org/W2963300016
  • https://openalex.org/W2980042210
  • https://openalex.org/W2981679558
  • https://openalex.org/W3006829355
  • https://openalex.org/W3022298391
  • https://openalex.org/W3024329508
  • https://openalex.org/W3095527799
  • https://openalex.org/W3111382029
  • https://openalex.org/W3113150976
  • https://openalex.org/W3120847688
  • https://openalex.org/W3135451241
  • https://openalex.org/W3147609134
  • https://openalex.org/W3154237080
  • https://openalex.org/W3155287466
  • https://openalex.org/W3157443081
  • https://openalex.org/W3184483000
  • https://openalex.org/W3189949146
  • https://openalex.org/W3198725958
  • https://openalex.org/W4230096730
  • https://openalex.org/W4230674625
  • https://openalex.org/W4248940241
  • https://openalex.org/W4282822545
  • https://openalex.org/W429766147