Abstract White matter lesions progress over time, but the clinical consequences are widely unknown. Three‐hundred twenty‐nine elderly community‐dwelling volunteers underwent serial magnetic resonance imaging scanning and cognitive testing at baseline and at 3‐ and 6‐year follow‐up. We measured the changes in white matter lesion and brain parenchymal volumes. After 6 years, the median increase in white matter lesion load was 0.2cm 3 (interquartile range [IQR], 0.0–0.80cm 3 ) with a maximum of 31.4cm 3 . The median loss of brain volume was 2.3% (IQR, 1.13–3.58%). Increasing white matter lesion volume was correlated with loss of brain volume ( p < 0.0001) and performance decline in tests of memory ( p = 0.022), conceptualization ( p = 0.046), and visuopractical skills ( p = 0.005). Associations between changes in white matter lesion load and cognitive functioning were no longer significant when adding change in brain volume to the models, suggesting that cognitive decline related directly to loss of brain substance with progression of lesion burden. Ann Neurol 2005;58:610–616

Abstract Neurofilament light (NfL) protein is a marker of neuro-axonal damage and can be measured not only in cerebrospinal fluid but also in serum, which allows for repeated assessments. There is still limited knowledge regarding the association of serum NfL (sNfL) with age and subclinical morphologic brain changes and their dynamics in the normal population. We measured sNfL by a single molecule array (Simoa) assay in 335 individuals participating in a population-based cohort study and after a mean follow-up time of 5.9 years (n = 103). Detailed clinical examination, cognitive testing and 3T brain MRI were performed to assess subclinical brain damage. We show that rising and more variable sNfL in individuals >60 years indicate an acceleration of neuronal injury at higher age, which may be driven by subclinical comorbid pathologies. This is supported by a close association of sNfL with brain volume changes in a cross-sectional and especially longitudinal manner.

Objectives:  To determine the rate of brain atrophy in neurologically asymptomatic elderly and to investigate the impact of baseline variables including conventional cerebrovascular risk factors, APOE ε4, and white matter hyperintensity (WMH) on its progression. Methods:  We assessed the brain parenchymal fraction at baseline and subsequent annual brain volume changes over 6 years for 201 participants (F/M = 96/105; 59.8 ± 5.9 years) in the Austrian Stroke Prevention Study from 1.5-T MRI scans using SIENA (structural image evaluation using normalization of atrophy)/SIENAX (an adaptation of SIENA for cross-sectional measurement)(www.fmrib.ox.ac.uk/fsl). Hypertension, cardiac disease, diabetes mellitus, smoking, and regular alcohol intake were present in 64 (31.8%), 60 (29.9%), 5 (2.5%), 70 (39.3%), and 40 (20.7%) subjects, respectively. Plasma levels of fasting glucose (93.7 ± 18.6 mg/dL), glycated hemoglobin A (HbA_1c; 5.6 ± 0.7%), total cholesterol (228.3 ± 40.3 mg/dL), and triglycerides (127.0 ± 75.2 mg/dL) were determined. WMH was rated as absent (n = 56), punctate (n = 120), early confluent (n = 14), and confluent (n = 11). Results:  The baseline brain parenchymal fraction of the entire cohort was 0.80 ± 0.02 with a mean annual brain volume change of −0.40 ± 0.29%. Univariate analysis demonstrated a higher rate of brain atrophy in older subjects (p = 0.0001), in those with higher HbA_1c (p = 0.0001), higher body mass index (p = 0.02), high alcohol intake (p = 0.04), severe WMH (p = 0.03), and in APOE ε4 carriers (p = 0.07). Multivariate analysis suggested that baseline brain parenchymal fraction, HbA_1c, and WMH score explain a major proportion of variance in the rates of brain atrophy in the cohort (corrected R² = 0.27; p = 0.0001). Conclusions:  Neurologically asymptomatic elderly experience continuing brain volume loss, which appears to accelerate with age. Glycated hemoglobin A (HbA_1c) was identified as a risk factor for a greater rate of brain atrophy. Clustering of factors associated with the so-called metabolic syndrome in subjects with high HbA_1c suggests a link between this syndrome and late-life brain tissue loss.

Objective Gray matter (GM) atrophy occurs in all multiple sclerosis (MS) phenotypes. We investigated whether there is a spatiotemporal pattern of GM atrophy that is associated with faster disability accumulation in MS. Methods We analyzed 3,604 brain high‐resolution T1‐weighted magnetic resonance imaging scans from 1,417 participants: 1,214 MS patients (253 clinically isolated syndrome [CIS], 708 relapsing‐remitting [RRMS], 128 secondary‐progressive [SPMS], and 125 primary‐progressive [PPMS]), over an average follow‐up of 2.41 years (standard deviation [SD] = 1.97), and 203 healthy controls (HCs; average follow‐up = 1.83 year; SD = 1.77), attending seven European centers. Disability was assessed with the Expanded Disability Status Scale (EDSS). We obtained volumes of the deep GM (DGM), temporal, frontal, parietal, occipital and cerebellar GM, brainstem, and cerebral white matter. Hierarchical mixed models assessed annual percentage rate of regional tissue loss and identified regional volumes associated with time‐to‐EDSS progression. Results SPMS showed the lowest baseline volumes of cortical GM and DGM. Of all baseline regional volumes, only that of the DGM predicted time‐to‐EDSS progression (hazard ratio = 0.73; 95% confidence interval, 0.65, 0.82; p < 0.001): for every standard deviation decrease in baseline DGM volume, the risk of presenting a shorter time to EDSS worsening during follow‐up increased by 27%. Of all longitudinal measures, DGM showed the fastest annual rate of atrophy, which was faster in SPMS (–1.45%), PPMS (–1.66%), and RRMS (–1.34%) than CIS (–0.88%) and HCs (–0.94%; p < 0.01). The rate of temporal GM atrophy in SPMS (–1.21%) was significantly faster than RRMS (–0.76%), CIS (–0.75%), and HCs (–0.51%). Similarly, the rate of parietal GM atrophy in SPMS (–1.24‐%) was faster than CIS (–0.63%) and HCs (–0.23%; all p values <0.05). Only the atrophy rate in DGM in patients was significantly associated with disability accumulation (beta = 0.04; p < 0.001). Interpretation This large, multicenter and longitudinal study shows that DGM volume loss drives disability accumulation in MS, and that temporal cortical GM shows accelerated atrophy in SPMS than RRMS. The difference in regional GM atrophy development between phenotypes needs to be taken into account when evaluating treatment effect of therapeutic interventions. Ann Neurol 2018;83:210–222

Objective: To assess the time course of brain atrophy and the difference across clinical subtypes in multiple sclerosis (MS). Methods: The percent brain volume change (PBVC) was computed on existing longitudinal (2 time points) T1-weighted MRI from untreated (trial and nontrial) patients with MS. Patients (n = 963) were classified as clinically isolated syndromes suggestive of MS (CIS, 16%), relapsing-remitting (RR, 60%), secondary progressive (SP, 15%), and primary progressive (9%) MS. The median length of follow-up was 14 months (range 12–68). Results: There was marked heterogeneity of the annualized PBVC (PBVC/y) across MS subtypes (p = 0.003), with higher PBVC/y in SP than in CIS (p = 0.003). However, this heterogeneity disappeared when data were corrected for the baseline normalized brain volume. When the MS population was divided into trial and nontrial subjects, the heterogeneity of PBVC/y across MS subtypes was present only in the second group, due to the higher PBVC/y values found in trial data in CIS (p = 0.01) and RR (p < 0.001). The estimation of the sample sizes required for demonstrating a reduction of brain atrophy in patients in a placebo-controlled trial showed that this was larger in patients with early MS than in those with the progressive forms of the disease. Conclusions: This first large study in untreated patients with multiple sclerosis (MS) with different disease subtypes shows that brain atrophy proceeds relentlessly throughout the course of MS, with a rate that seems largely independent of the MS subtype, when adjusting for baseline brain volume.

See Stankoff and Louapre (doi:10.1093/brain/awy114) for a scientific commentary on this article. Grey matter atrophy is present from the earliest stages of multiple sclerosis, but its temporal ordering is poorly understood. We aimed to determine the sequence in which grey matter regions become atrophic in multiple sclerosis and its association with disability accumulation. In this longitudinal study, we included 1417 subjects: 253 with clinically isolated syndrome, 708 with relapsing-remitting multiple sclerosis, 128 with secondary-progressive multiple sclerosis, 125 with primary-progressive multiple sclerosis, and 203 healthy control subjects from seven European centres. Subjects underwent repeated MRI (total number of scans 3604); the mean follow-up for patients was 2.41 years (standard deviation = 1.97). Disability was scored using the Expanded Disability Status Scale. We calculated the volume of brain grey matter regions and brainstem using an unbiased within-subject template and used an established data-driven event-based model to determine the sequence of occurrence of atrophy and its uncertainty. We assigned each subject to a specific event-based model stage, based on the number of their atrophic regions. Linear mixed-effects models were used to explore associations between the rate of increase in event-based model stages, and T2 lesion load, disease-modifying treatments, comorbidity, disease duration and disability accumulation. The first regions to become atrophic in patients with clinically isolated syndrome and relapse-onset multiple sclerosis were the posterior cingulate cortex and precuneus, followed by the middle cingulate cortex, brainstem and thalamus. A similar sequence of atrophy was detected in primary-progressive multiple sclerosis with the involvement of the thalamus, cuneus, precuneus, and pallidum, followed by the brainstem and posterior cingulate cortex. The cerebellum, caudate and putamen showed early atrophy in relapse-onset multiple sclerosis and late atrophy in primary-progressive multiple sclerosis. Patients with secondary-progressive multiple sclerosis showed the highest event-based model stage (the highest number of atrophic regions, P < 0.001) at the study entry. All multiple sclerosis phenotypes, but clinically isolated syndrome, showed a faster rate of increase in the event-based model stage than healthy controls. T2 lesion load and disease duration in all patients were associated with increased event-based model stage, but no effects of disease-modifying treatments and comorbidity on event-based model stage were observed. The annualized rate of event-based model stage was associated with the disability accumulation in relapsing-remitting multiple sclerosis, independent of disease duration (P < 0.0001). The data-driven staging of atrophy progression in a large multiple sclerosis sample demonstrates that grey matter atrophy spreads to involve more regions over time. The sequence in which regions become atrophic is reasonably consistent across multiple sclerosis phenotypes. The spread of atrophy was associated with disease duration and with disability accumulation over time in relapsing-remitting multiple sclerosis.

Objective

 To determine whether brain atrophy and lesion volumes predict subsequent 10 year clinical evolution in multiple sclerosis (MS). 

Design

 From eight MAGNIMS (MAGNetic resonance Imaging in MS) centres, we retrospectively included 261 MS patients with MR imaging at baseline and after 1–2 years, and Expanded Disability Status Scale (EDSS) scoring at baseline and after 10 years. Annualised whole brain atrophy, central brain atrophy rates and T2 lesion volumes were calculated. Patients were categorised by baseline diagnosis as primary progressive MS (n=77), clinically isolated syndromes (n=18), relapsing–remitting MS (n=97) and secondary progressive MS (n=69). Relapse onset patients were classified as minimally impaired (EDSS=0–3.5, n=111) or moderately impaired (EDSS=4–6, n=55) according to their baseline disability (and regardless of disease type). Linear regression models tested whether whole brain and central atrophy, lesion volumes at baseline, follow-up and lesion volume change predicted 10 year EDSS and MS Severity Scale scores. 

Results

 In the whole patient group, whole brain and central atrophy predicted EDSS at 10 years, corrected for imaging protocol, baseline EDSS and disease modifying treatment. The combined model with central atrophy and lesion volume change as MRI predictors predicted 10 year EDSS with R²=0.74 in the whole group and R²=0.72 in the relapse onset group. In subgroups, central atrophy was predictive in the minimally impaired relapse onset patients (R²=0.68), lesion volumes in moderately impaired relapse onset patients (R²=0.21) and whole brain atrophy in primary progressive MS (R²=0.34). 

Conclusions

 This large multicentre study points to the complementary predictive value of atrophy and lesion volumes for predicting long term disability in MS.

Background and objective: We explored which clinical and biochemical variables predict conversion from clinically isolated syndrome (CIS) to clinically definite multiple sclerosis (CDMS) in a large international cohort. Methods: Thirty-three centres provided serum samples from 1047 CIS cases with at least two years’ follow-up. Age, sex, clinical presentation, T2-hyperintense lesions, cerebrospinal fluid (CSF) oligoclonal bands (OCBs), CSF IgG index, CSF cell count, serum 25-hydroxyvitamin D3 (25-OH-D), cotinine and IgG titres against Epstein-Barr nuclear antigen 1 (EBNA-1) and cytomegalovirus were tested for association with risk of CDMS. Results: At median follow-up of 4.31 years, 623 CIS cases converted to CDMS. Predictors of conversion in multivariable analyses were OCB (HR = 2.18, 95% CI = 1.71–2.77, p < 0.001), number of T2 lesions (two to nine lesions vs 0/1 lesions: HR = 1.97, 95% CI = 1.52–2.55, p < 0.001; >9 lesions vs 0/1 lesions: HR = 2.74, 95% CI = 2.04–3.68, p < 0.001) and age at CIS (HR per year inversely increase = 0.98, 95% CI = 0.98–0.99, p < 0.001). Lower 25-OH-D levels were associated with CDMS in univariable analysis, but this was attenuated in the multivariable model. OCB positivity was associated with higher EBNA-1 IgG titres. Conclusions: We validated MRI lesion load, OCB and age at CIS as the strongest independent predictors of conversion to CDMS in this multicentre setting. A role for vitamin D is suggested but requires further investigation.

Purpose To apply quantitative susceptibility mapping (QSM) in the basal ganglia of patients with multiple sclerosis (MS) and relate the findings to R2* mapping with regard to the sensitivity for clinical and morphologic measures of disease severity. Materials and Methods The local ethics committee approved this study, and all subjects gave written informed consent. Sixty-eight patients (26 with clinically isolated syndrome, 42 with relapsing-remitting MS) and 23 control subjects underwent 3-T magnetic resonance (MR) imaging. Susceptibility and R2* maps were reconstructed from the same three-dimensional multiecho spoiled gradient-echo sequence. Mean susceptibilities and R2* rates were measured in the basal ganglia and were compared between different phenotypes of the disease (clinically isolated syndrome, MS) and the control subjects by using analysis of variance, and regressing analysis was used to identify independent predictors. Results Compared with control subjects, patients with MS and clinically isolated syndrome had increased (more paramagnetic) magnetic susceptibilities in the basal ganglia. R2* mapping proved less sensitive than QSM regarding group differences. The strongest predictor of magnetic susceptibility was age. Susceptibilities were higher with increasing neurologic deficits (r = 0.34, P < .01) and lower with normalized volumes of gray matter (r = -0.35, P < .005) and the cortex (r = -0.35, P < .005). Conclusion QSM provides superior sensitivity over R2* mapping in the detection of MS-related tissue changes in the basal ganglia. With QSM but not with R2* mapping, changes were already observed in patients with clinically isolated syndrome, which suggests that QSM can serve as a sensitive measure at the earliest stage of the disease. © RSNA, 2013

Actual and imagined cued gait trainings have not been compared in people with multiple sclerosis (MS).