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Altered functional connectivity of the subthalamic nucleus during self-initiated movement in Parkinson's disease - 21/06/18

Doi : 10.1016/j.neurad.2017.11.008 
Qian Jia a, Linlin Gao a, b, c, d, Jiarong Zhang a, b, c, d, Tao Wu a, b, c, d, Piu Chan a, b, c, d,
a Department of Neurobiology, Neurology and Geriatrics, Xuanwu Hospital of Capital Medical University, Beijing Institute of Geriatrics, Beijing, China 
b Clinical Center for Parkinson's Disease, Capital Medical University, Beijing, China 
c Key Laboratory for Neurodegenerative Disease of the Ministry of Education, Beijing Key Laboratory for Parkinson's Disease, Parkinson Disease Center of Beijing Institute for Brain Disorders, Beijing, China 
d National Clinical Research Center for Geriatrics Disorders, Beijing, China 

Corresponding author at: Department of Neurobiology, Key Laboratory on Neurodegenerative Disorders of Ministry of Education, Beijing Institute of Geriatrics, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China.Department of Neurobiology, Key Laboratory on Neurodegenerative Disorders of Ministry of Education, Beijing Institute of Geriatrics, Xuanwu Hospital, Capital Medical University, Beijing 100053, China.

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Abstract

Background and purpose

Patients with Parkinson's disease (PD) have difficulty performing self-initiated movements. The neural mechanism of this deficiency remains unclear. In the present study, we used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate the functional connectivity of the subthalamic nucleus (STN) during self-initiated movement in patients with PD.

Materials and methods

fMRI were acquired from patients with PD and age- and sex-matched healthy control subjects during a self-initiated right hand tapping task. We selected the bilateral sensorimotor subregions of the STN as regions of interest for our connectivity analysis.

Results and conclusions

We found that the STN contralateral to voluntary hand movement exhibited enhanced connectivity with the midbrain, thalamus, putamen, and so on in patients with PD compared to control subjects. In contrast, the STN ipsilateral to the hand movement exhibited enhanced connectivity with the midbrain and insula in PD patients compared to control subjects. Connectivity between the STN contralateral to the hand movement and the primary motor cortex and supplementary motor area was positively correlated with the severity of bradykinesia. Our findings suggest that STN-related connectivity in the hyperdirect and indirect basal ganglia pathways is strengthened during self-initiated movement in patients with PD. These disrupted network connections may contribute to bradykinesia.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Hyperdirect pathway, Indirect pathway, Parkinson's disease, Self-initiated movement, Subthalamic nucleus


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Vol 45 - N° 4

P. 249-255 - juillet 2018 Retour au numéro
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