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Enregistrement W4379979545 · doi:10.1101/2023.06.07.544105

Lateral frontoparietal effective connectivity differentiates and predicts state of consciousness in traumatic disorders of consciousness

2023· preprint· en· W4379979545 sur OpenAlexaff
Riku Ihalainen, Jitka Annen, Olivia Gosseries, Paolo Cardone, Rajanikant Panda, Charlotte Martial, Aurore Thibaut, Steven Laureys, Srivas Chennu

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueTraumatic Brain Injury Research
Établissements canadiensCentres Intégré Universitaires de Santé et de Services Sociaux
Organismes subventionnairesEngineering and Physical Sciences Research CouncilHorizon 2020 Framework ProgrammeKoning BoudewijnstichtingBelgian Federal Science Policy OfficeMind Science FoundationFonds De La Recherche Scientifique - FNRSUniversity of KentEuropean CommissionFundação BialEuropean Space Agency
Mots-clésMinimally conscious statePersistent vegetative stateWakefulnessPsychologyNeuroimagingDefault mode networkNeurosciencePositron emission tomographyTraumatic brain injuryCovertConsciousnessElectroencephalographyFunctional connectivityPsychiatry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Neuroimaging studies have suggested an important role for the default mode network (DMN) in disorders of consciousness (DoC). However, the extent to which DMN connectivity can discriminate DoC states – unresponsive wakefulness syndrome (UWS) and minimally conscious state (MCS) – is less evident. Particularly, it is unclear whether effective DMN connectivity, as measured indirectly with dynamic causal modelling (DCM) of resting EEG can disentangle UWS from healthy controls and from patients considered conscious (MCS+). Crucially, this extends to UWS patients with potentially “covert” awareness (minimally conscious star, MCS*) indexed by voluntary brain activity in conjunction with partially preserved frontoparietal metabolism as measured with positron emission tomography (PET+ diagnosis; in contrast to PET-diagnosis with complete frontoparietal hypometabolism). Here, we address this gap by using DCM of EEG data acquired from patients with traumatic brain injury in 11 UWS (6 PET– and 5 PET+) and in 12 MCS+ (11 PET+ and 1 PET-), alongside with 11 healthy controls. We provide evidence for a key difference in left frontoparietal connectivity when contrasting UWS PET– with MCS+ patients and healthy controls. Next, in a leave-one-subject-out cross-validation, we tested the classification performance of the DCM models demonstrating that connectivity between medial prefrontal and left parietal sources reliably discriminates UWS PET– from MCS+ patients and controls. Finally, we illustrate that these models generalize to an unseen dataset: models trained to discriminate UWS PET– from MCS+ and controls, classify MCS* patients as conscious subjects with high posterior probability (pp > .92). These results identify specific alterations in the DMN after severe brain injury and highlight the clinical utility of EEG– based effective connectivity for identifying patients with potential covert awareness. Author Summary Our study investigates the role of the Default Mode Network (DMN) in individuals with disorders of consciousness (DoC), such as unresponsive wakefulness syndrome (UWS) and minimally conscious state (MCS). Previous neuroimaging studies have suggested a role for the DMN in DoC, but its ability to differentiate between UWS and MCS remain unclear. Using advance brain imaging and modelling techniques, we analyzed data from DoC patients with traumatic brain injury and healthy controls. Our findings reveal a key difference in left frontoparietal connectivity when comparing UWS to MCS patients and healthy individuals. To validate our results, we employed a robust cross-validation approach, which demonstrated that the connectivity between frontal and left parietal brain regions reliably discriminates UWS patients from MCS patients and controls. Furthermore, we extended our analysis to include patients with potential covert awareness, showcasing the clinical utility of our findings. We successfully classified these patients as conscious with high accuracy. This research significantly contributes to our understanding of the DMN in DoC and highlights the potential use of electroencephalography-based connectivity analysis in clinical settings. By identifying specific alterations in the DMN after severe brain injury, our study may aid in the accurate diagnosis and management of individuals with disorders of consciousness, potentially improving their overall outcomes.

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 machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,006

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,023
Tête enseignante GPT0,270
Écart entre enseignants0,247 · 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
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

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
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