Caratterizzazione delle dinamiche di connettività corticale e delle alterazioni motorie nella Primary Brain Calcification

Study assumptions: Primary Brain Calcification (PBC) is a rare neurodegenerative disease of the Neurovascular Unit, characterized by predominantly bilateral calcifications of the basal ganglia, with highly variable clinical expressiveness (movement disorders, cognitive alterations, psychiatric syndromes). Its neurophysiopathological characterization is still limited. Purpose: To define the neurophysiological profile of patients with three non-invasive methods: HD-EEG (functional connectivity at rest), kinematic analysis of finger tapping and eye-tracking. The results were compared with healthy subjects and correlated with clinical scales and extent of calcifications, to identify biomarkers and clarify the circuits underlying the motor and cognitive phenotype. methods: 16 patients were recruited, evaluated with validated clinical scales. Calcification scores (TCS) were derived from previous neuroimaging. 64-channel HD-EEG (eyes closed) was analyzed with Network-Based Statistics compared to 20 controls; finger tapping with optoelectronic system compared to 20 controls; spontaneous eye movements compared to 19 controls. Results: For HD-EEG, increased β-band connectivity was found, organized on a fronto-insular hub, prevalent on the right and in the temporal and limbic areas; it negatively correlates with basal ganglia calcifications. When analyzing kinematic parameters, reduced velocity and amplitude, and irregular rhythm, without sequence effect, already in subtle parkinsonism; correlation with SARA (and velocity with MoCA). Regarding the analysis of eye-tracking metrics: hyperstatic pattern, with less frequent but longer and more variable fixations, larger, faster, and irregular saccades, more blinks. Saccadic variability and blinks correlate inversely with MoCA; blinks with cerebellar calcifications. Conclusions: The three methods describe PBC as fronto-insular β-hyperconnectivity, hypokinesia with early dysrhythmia, and an exploratory hyperstatic and irregular phenotype, which becomes more marked the greater the motor and cognitive deficit. These alterations appear to correlate more with cortical and cerebellar calcifications than with those of the basal ganglia.

Presupposti dello studio: La Primary Brain Calcification (PBC) è una rara patologia neurodegenerativa dell'Unità Neurovascolare, caratterizzata da calcificazioni prevalentemente bilaterali dei gangli della base, con un'espressività clinica molto variabile (disturbi del movimento, alterazioni cognitive, sindromi psichiatriche). La sua caratterizzazione neurofisiopatologica è tuttora limitata. Scopo: Definire il profilo neurofisiologico dei pazienti con tre metodiche non invasive: HD-EEG (connettività funzionale a riposo), analisi cinematica del finger tapping ed eye-tracking. I risultati sono stati confrontati con soggetti sani e correlati con scale cliniche ed estensione delle calcificazioni, per individuare biomarcatori e chiarire i circuiti alla base del fenotipo motorio e cognitivo. Metodi: Sono stati reclutati 16 pazienti, valutati con scale cliniche validate. I punteggi di calcificazione (TCS) derivavano da neuroimaging precedente. L'HD-EEG a 64 canali (occhi chiusi) è stato analizzato con Network-Based Statistics rispetto a 20 controlli; il finger tapping con sistema optoelettronico rispetto a 20 controlli; i movimenti oculari spontanei rispetto a 19 controlli. Risultati: Per l'HD-EEG è stata riscontrata una maggiore connettività in banda β, organizzata su un hub fronto-insulare, prevalente a destra e nelle aree temporali e limbiche; essa correla negativamente con le calcificazioni dei gangli della base. All'analisi dei parametri cinematici, velocità e ampiezza sono risultate ridotte e il ritmo irregolare, senza effetto sequenza, già nel parkinsonismo subtle; tali parametri correlavano con la SARA, e la velocità anche con il MoCA. Per quanto riguarda l'analisi delle metriche di eye-tracking: pattern iperstatico, con fissazioni meno frequenti ma più lunghe e variabili, saccadi più ampie, rapide e irregolari, più ammiccamenti. La variabilità saccadica e gli ammiccamenti correlano inversamente con il MoCA; gli ammiccamenti correlano anche con le calcificazioni cerebellari. Conclusioni: Le tre metodiche descrivono la PBC come una patologia caratterizzata da iperconnettività β fronto-insulare, ipocinesia con disritmia precoce e fenotipo esplorativo iperstatico e irregolare, tanto più marcato quanto maggiore è il deficit motorio e cognitivo. Tali alterazioni sembrano correlare più con le calcificazioni corticali e cerebellari che con quelle dei gangli della base.