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Enregistrement W4319335510 · doi:10.1101/2023.02.03.23285441

The neurophysiological brain-fingerprint of Parkinson’s disease

2023· preprint· en· W4319335510 sur OpenAlexafffund
Jason da Silva Castanheira, Alex I. Wiesman, Justine Y. Hansen, Bratislav Mišić, Sylvain Baillet

Notice bibliographique

RevuemedRxiv · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineNeuroscience
ThématiqueEEG and Brain-Computer Interfaces
Établissements canadiensMcGill UniversityMontreal Neurological Institute and Hospital
Organismes subventionnairesFonds de Recherche du Québec - SantéCanadian Institutes of Health ResearchPfizer CanadaNational Institutes of HealthGovernment of CanadaMcGill UniversityNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaPfizer
Mots-clésParkinson's diseaseNeuroscienceNeurophysiologyDiseaseElectroencephalographyPsychologyBrain activity and meditationNeuroimagingNeurologyCognitionMedicinePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract In this study, we investigate the clinical potential of brain-fingerprints derived from electrophysiological brain activity for diagnostics and progression monitoring of Parkinson’s disease (PD). We obtained brain-fingerprints from PD patients and age-matched healthy controls using short, task-free magnetoencephalographic recordings. The rhythmic components of the individual brain-fingerprint distinguished between patients and healthy participants with approximately 90% accuracy. The most prominent cortical features of the Parkinson’s brain-fingerprint mapped to polyrhythmic activity in unimodal sensorimotor regions. Leveraging these features, we also show that Parkinson’s disease stages can be decoded directly from cortical neurophysiological activity. Additionally, our study reveals that the cortical topography of the Parkinson’s brain-fingerprint aligns with that of neurotransmitter systems affected by the disease’s pathophysiology. We further demonstrate that the arrhythmic components of cortical activity are more variable over short periods of time in patients with Parkinson’s disease than in healthy controls, making individual differentiation between patients based on these features more challenging and explaining previous negative published results. Overall, we outline patient-specific rhythmic brain signaling features that provide insights into both the neurophysiological signature and clinical staging of Parkinson’s disease. For this reason, the proposed definition of a rhythmic brain-fingerprint of Parkinson’s disease may contribute to novel, refined approaches to patient stratification and to the improved identification and testing of therapeutic neurostimulation targets. Lay summary We propose a new method to help diagnose and monitor Parkinson’s disease (PD) using patients’ unique brain-fingerprint . These fingerprints are based on the brain’s electrical activity, which we measured without any specific tasks, using a technique called magnetoencephalography. Remarkably, we found that these brain-fingerprints can differentiate between people with Parkinson’s and those without, with about 90% accuracy. Specifically, we noticed that certain rhythmic patterns in the brain, particularly in areas involved in sensory and motor functions, were key indicators of Parkinson’s. Interestingly, these patterns also helped us identify the different stages of the disease. Additionally, our research shows that the arrangement of these brain-fingerprints in Parkinson’s patients corresponds to how the neurochemistry of the brain is impacted by the disease. We also observed that certain irregular patterns in the brain’s activity, which vary more from moment to moment in Parkinson’s patients, make it harder to distinguish between individuals based on these features alone. This finding sheds light on why previous studies reported challenges with similar approaches. Overall, our study offers new insights into the unique brain activity patterns in Parkinson’s disease and suggests that individual brain-fingerprints could be valuable in tailoring treatment plans and developing new therapies for this condition.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,750
Score d'incertitude au seuil0,801

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0020,003
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,067
Tête enseignante GPT0,300
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations6
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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