La thalamotomie au niveau du noyau intermédiaire ventral pour le tremblement essentiel est connue pour provoquer des changements dans les circuits moteurs, mais la façon dont une lésion focale entraîne des changements progressifs dans la connectivité n'est pas claire. Pour comprendre les mécanismes par lesquels la thalamotomie exerce des effets durables sur les circuits moteurs, une analyse quantitative de la connectivité dirigée ou efficace entre les zones liées au moteur est nécessaire. Nous avons caractérisé les changements dans la connectivité effective du système moteur après la thalamotomie en utilisant la modélisation causale dynamique (spectrale) (spDCM) pour l'IRMf à l'état de repos. Pour différencier les effets du traitement à long terme des effets transitoires et pour identifier les changements liés aux symptômes dans la connectivité efficace, nous soumettons les données longitudinales de l'IRMf à l'état de repos à la spDCM, acquises 1 jour avant et 1 jour, 7 jours et 3 mois après la thalamotomie à l'aide d'une technique d'ablation par échographie focalisée guidée par IRM sans ouverture du crâne. Pour l'analyse au niveau du groupe (entre les sujets) des effets longitudinaux (entre les sessions), nous introduisons une analyse empirique paramétrique à plusieurs niveaux (PEB) pour la spDCM. Nous avons trouvé des changements remarquablement sélectifs et cohérents dans la connectivité efficace des noyaux ventrolatéraux et de la zone motrice supplémentaire au noyau denté controlatéral après la thalamotomie, qui peut être médiée par une boucle motrice polysynaptique thalamique-cortico-cérébelleuse. De manière cruciale, les changements dans la connectivité efficace ont prédit des changements dans les scores de symptômes moteurs cliniques après la thalamotomie. Cette étude parle de l'efficacité de la thalamotomie dans la régulation du noyau denté dans le cadre du traitement des tremblements essentiels. En outre, il illustre l'utilité du PEB pour l'analyse au niveau du groupe de la modélisation causale dynamique dans la quantification des changements longitudinaux dans la connectivité effective, c'est-à-dire la mesure non invasive de la plasticité à long terme chez les sujets humains.

Se sabe que la talamotomía en el núcleo ventral intermedio para el temblor esencial causa cambios en los circuitos motores, pero no está claro cómo una lesión focal conduce a cambios progresivos en la conectividad. Para comprender los mecanismos por los cuales la talamotomía ejerce efectos duraderos en los circuitos motores, se requiere un análisis cuantitativo de la conectividad dirigida o efectiva entre las áreas relacionadas con el motor. Caracterizamos los cambios en la conectividad efectiva del sistema motor después de la talamotomía utilizando modelos causales dinámicos (espectrales) (spDCM) para fMRI en estado de reposo. Para diferenciar los efectos del tratamiento de larga duración de los efectos transitorios, y para identificar los cambios relacionados con los síntomas en la conectividad efectiva, sometemos los datos de fMRI en estado de reposo longitudinal a spDCM, adquiridos 1 día antes y 1 día, 7 días y 3 meses después de la talamotomía utilizando una técnica de ablación por ultrasonido enfocado guiada por MRI sin apertura craneal. Para el análisis a nivel de grupo (entre sujetos) de los efectos longitudinales (entre sesiones), introducimos un análisis de Bayes empírico paramétrico multinivel (PEB) para spDCM. Encontramos cambios notablemente selectivos y consistentes en la conectividad efectiva desde los núcleos ventrolaterales y el área motora suplementaria hasta el núcleo dentado contralateral después de la talamotomía, que puede estar mediada por un bucle motor talámico-cortical-cerebeloso polisináptico. Fundamentalmente, los cambios en la conectividad efectiva predijeron cambios en las puntuaciones de los síntomas motores clínicos después de la talamotomía. Este estudio habla de la eficacia de la talamotomía en la regulación del núcleo dentado en el contexto del tratamiento del temblor esencial. Además, ilustra la utilidad de la PEB para el análisis a nivel de grupo del modelado causal dinámico para cuantificar los cambios longitudinales en la conectividad efectiva; es decir, medir la plasticidad a largo plazo en sujetos humanos de forma no invasiva.

Thalamotomy at the ventralis intermedius nucleus for essential tremor is known to cause changes in motor circuitry, but how a focal lesion leads to progressive changes in connectivity is not clear. To understand the mechanisms by which thalamotomy exerts enduring effects on motor circuitry, a quantitative analysis of directed or effective connectivity among motor-related areas is required. We characterized changes in effective connectivity of the motor system following thalamotomy using (spectral) dynamic causal modeling (spDCM) for resting-state fMRI. To differentiate long-lasting treatment effects from transient effects, and to identify symptom-related changes in effective connectivity, we subject longitudinal resting-state fMRI data to spDCM, acquired 1 day prior to, and 1 day, 7 days, and 3 months after thalamotomy using a non-cranium-opening MRI-guided focused ultrasound ablation technique. For the group-level (between subject) analysis of longitudinal (between-session) effects, we introduce a multilevel parametric empirical Bayes (PEB) analysis for spDCM. We found remarkably selective and consistent changes in effective connectivity from the ventrolateral nuclei and the supplementary motor area to the contralateral dentate nucleus after thalamotomy, which may be mediated via a polysynaptic thalamic-cortical-cerebellar motor loop. Crucially, changes in effective connectivity predicted changes in clinical motor-symptom scores after thalamotomy. This study speaks to the efficacy of thalamotomy in regulating the dentate nucleus in the context of treating essential tremor. Furthermore, it illustrates the utility of PEB for group-level analysis of dynamic causal modeling in quantifying longitudinal changes in effective connectivity; i.e., measuring long-term plasticity in human subjects non-invasively.

من المعروف أن بضع المهاد في النواة البطنية المتوسطة للرعاش الأساسي يسبب تغييرات في الدوائر الحركية، ولكن كيف تؤدي الآفة البؤرية إلى تغييرات تدريجية في الاتصال ليست واضحة. لفهم الآليات التي يمارس بها بضع المهاد تأثيرات دائمة على الدوائر الحركية، يلزم إجراء تحليل كمي للتوصيل الموجه أو الفعال بين المناطق ذات الصلة بالحركة. لقد ميزنا التغيرات في الاتصال الفعال للنظام الحركي بعد بضع المهاد باستخدام النمذجة السببية الديناميكية (الطيفية) (spDCM) للرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة. للتمييز بين تأثيرات العلاج طويلة الأمد والتأثيرات العابرة، ولتحديد التغييرات المرتبطة بالأعراض في الاتصال الفعال، نقوم بإخضاع بيانات حالة الراحة الطولية للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي إلى spDCM، والتي تم الحصول عليها قبل يوم واحد، ويوم واحد، و 7 أيام، و 3 أشهر بعد بضع المهاد باستخدام تقنية الاستئصال بالموجات فوق الصوتية المركزة غير الموجهة بالرنين المغناطيسي. بالنسبة للتحليل على مستوى المجموعة (بين الموضوع) للتأثيرات الطولية (بين الجلسة)، نقدم تحليلًا تجريبيًا بارامتريًا متعدد المستويات (PEB) لـ spDCM. وجدنا تغييرات انتقائية ومتسقة بشكل ملحوظ في الاتصال الفعال من النوى البطنية الجانبية والمنطقة الحركية التكميلية إلى النواة المسننة المقابلة بعد بضع المهاد، والتي يمكن التوسط فيها عبر حلقة حركية مهادية قشرية مخيخية متعددة المشابك. والأهم من ذلك، أن التغيرات في الاتصال الفعال تنبأت بالتغيرات في درجات الأعراض الحركية السريرية بعد بضع المهاد. تتحدث هذه الدراسة عن فعالية بضع المهاد في تنظيم النواة المسننة في سياق علاج الرعاش الأساسي. علاوة على ذلك، فإنه يوضح فائدة PEB للتحليل على مستوى المجموعة للنمذجة السببية الديناميكية في القياس الكمي للتغيرات الطولية في الاتصال الفعال ؛ أي قياس اللدونة على المدى الطويل في الموضوعات البشرية بشكل غير جراحي.