Abstract Stuttering affects approximately 1 in 100 adults and can result in significant communication problems and social anxiety. It most often occurs as a developmental disorder but can also be caused by focal brain damage. These latter cases may lend unique insight into the brain regions causing stuttering. Here, we investigated the neuroanatomical substrate of stuttering using three independent datasets: (i) case reports from the published literature of acquired neurogenic stuttering following stroke (n = 20, 14 males/six females, 16–77 years); (ii) a clinical single study cohort with acquired neurogenic stuttering following stroke (n = 20, 13 males/seven females, 45–87 years); and (iii) adults with persistent developmental stuttering (n = 20, 14 males/six females, 18–43 years). We used the first two datasets and lesion network mapping to test whether lesions causing acquired stuttering map to a common brain network. We then used the third dataset to test whether this lesion-based network was relevant to developmental stuttering. In our literature dataset, we found that lesions causing stuttering occurred in multiple heterogeneous brain regions, but these lesion locations were all functionally connected to a common network centred around the left putamen, including the claustrum, amygdalostriatal transition area and other adjacent areas. This finding was shown to be specific for stuttering (PFWE < 0.05) and reproducible in our independent clinical cohort of patients with stroke-induced stuttering (PFWE < 0.05), resulting in a common acquired stuttering network across both stroke datasets. Within the common acquired stuttering network, we found a significant association between grey matter volume and stuttering impact for adults with persistent developmental stuttering in the left posteroventral putamen, extending into the adjacent claustrum and amygdalostriatal transition area (PFWE < 0.05). We conclude that lesions causing acquired neurogenic stuttering map to a common brain network, centred to the left putamen, claustrum and amygdalostriatal transition area. The association of this lesion-based network with symptom severity in developmental stuttering suggests a shared neuroanatomy across aetiologies.

Gambling disorder is a serious psychiatric condition characterized by decision-making and reward processing impairments that are associated with dysfunctional brain activity in the orbitofrontal cortex (OFC). However, it remains unclear whether OFC functional abnormalities in gambling disorder are accompanied by structural abnormalities. We addressed this question by examining the organization of sulci and gyri in the OFC. This organization is in place very early and stable across life, such that OFC sulcogyral patterns (classified into Type I, II and III) can be regarded as potential pre-morbid markers of pathological conditions. We gathered structural brain data from nine existing studies, reaching a total of 165 individuals with gambling disorder and 159 healthy controls. Our results, supported by both frequentist and Bayesian statistics, show that the distribution of OFC sulcogyral patterns is skewed in individuals with gambling disorder, with an increased prevalence of Type II pattern compared with healthy controls. Examination of gambling severity did not reveal any significant relationship between OFC sulcogyral patterns and disease severity. Altogether, our results provide evidence for a skewed distribution of OFC sulcogyral patterns in gambling disorder, and suggest that pattern Type II might represent a pre-morbid structural brain marker of the disease. It will be important to investigate more closely the functional implications of these structural abnormalities in future work.

Movement in Parkinson's disease (PD) is fragmented, and the patients depend on visual information in their behavior. This suggests that the patients may have deficits in internally monitoring their own movements. Internal monitoring of movements is assumed to rely on corollary discharge signals that enable the brain to predict the sensory consequences of actions. We studied early-stage PD patients (N=14), and age-matched healthy control participants (N=14) to examine whether PD patients reveal deficits in updating their sensory representations after eye movements. The participants performed a double-saccade task where, in order to accurately fixate a second target, the participant must correct for the displacement caused by the first saccade. In line with previous reports, the patients had difficulties in fixating the second target when the eye movement was performed without visual guidance. Furthermore, the patients had difficulties in taking into account the error in the first saccade when making a saccade towards the second target, especially when eye movements were made towards the side with dominant motor symptoms. Across PD patients, the impairments in saccadic eye movements correlated with the integrity of the dopaminergic system as measured with [123I]FP-CIT SPECT: Patients with lower striatal (caudate, anterior putamen and posterior putamen) dopamine transporter binding made larger errors in saccades. This effect was strongest when patients made memory-guided saccades towards the second target. Our results provide tentative evidence that the motor deficits in PD may be partly accounted by deficits in internal monitoring of movements.

Previous research has demonstrated increased brain amyloid plaque load in individuals with childhood-onset epilepsy in late middle age. However, the trajectory of this process is not yet known. The aim of this study was to determine whether individuals with a history of childhood-onset epilepsy show progressive brain aging in amyloid accumulation in late adulthood (Turku Adult Childhood-Onset Epilepsy study, TACOE). Adults from a prospective population-based cohort of individuals with childhood-onset epilepsy, originally recruited 1961-1964, together with matched controls, were scanned with [11C]PIB PET twice: after at least 50 years (TACOE-50) and again after at least 55 years (TACOE-55) from the diagnosis. At TACOE-55, 31.4% (11/36, mean age 63.3 years, 52.8% female) of individuals from the epilepsy group and 11.4% (4/35, 63.1 year, 54.3%) of controls had a visually abnormal [11C]PIB scan (p = 0.039). At TACOE-55, cortical brain [11C]PIB uptakes were higher and increased more from TACOE-50 in the epilepsy compared with the control group (p < 0.05). In voxelwise whole-brain analyses, the epilepsy group showed significantly higher and more widespread brain amyloid accumulation (pFWE < 0.05). The results demonstrate that childhood-onset epilepsy is associated with an earlier age at onset of amyloidosis and greater progressive amyloid accumulation in late adulthood.

This study describes a whole-body, non-contact electromagnetic stimulation device based on the concept of a conventional MRI Radio Frequency (RF) resonating coil, but at a much lower resonant frequency (100-150 kHz), with a field modulation option (0.5-100 Hz) and with an input power of up to 3 kW. Its unique features include a high electric field level within the biological tissue due to the resonance effect and a low power dissipation level, or a low Specific Absorption Rate (SAR), in the body itself. Because of its large resonator volume together with non-contact coupling, the subject may be located anywhere within the coil over a longer period at moderate and safe electric field levels. The electric field effect does not depend on body position within the resonator. However, field penetration is deep anywhere within the body, including the extremities where muscles, bones, and peripheral tissues are mostly affected. A potential clinical application of this device is treatment of chronic pain. Substantial attention is paid to device safety; this includes both AC power safety and exposure of human subjects to electromagnetic fields. In the former case, we employ inductive coupling which eliminates a direct current path from AC power to the coil. Our design enhances overall device safety at any power level, even when operated under higher-power conditions. Human exposure to electromagnetic fields within the coil is evaluated by performing modeling with two independent numerical methods and with an anatomically realistic multi-tissue human phantom. We show that SAR levels within the body correspond to International Electrotechnical Commission (IEC) safety standards when the input power level of the amplifier driver does not exceed 3 kW. We also show that electric field levels generally comply with International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection safety standards if the input power level does not exceed 1.5 kW.