Healthy Research Rewards
ResearchHub is incentivizing healthy research behavior. At this time, first authors of open access papers are eligible for rewards. Visit the publications tab to view your eligible publications.
Got it
AB
Alexander Bartnik
Author with expertise in Diagnosis and Pathogenesis of Multiple Sclerosis
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
10
(60% Open Access)
Cited by:
91
h-index:
4
/
i10-index:
3
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Preserved network functional connectivity underlies cognitive reserve in multiple sclerosis

Tom Fuchs et al.Aug 24, 2019
Abstract Cognitive reserve is one's mental resilience or resistance to the effects of structural brain damage. Reserve effects are well established in people with multiple sclerosis (PwMS) and Alzheimer's disease, but the neural basis of this phenomenon is unclear. We aimed to investigate whether preservation of functional connectivity explains cognitive reserve. Seventy‐four PwMS and 29 HCs underwent neuropsychological assessment and 3 T MRI. Structural damage measures included gray matter (GM) atrophy and network white matter (WM) tract disruption between pairs of GM regions. Resting‐state functional connectivity was also assessed. PwMS exhibited significantly impaired cognitive processing speed ( t = 2.14, p = .037) and visual/spatial memory ( t = 2.72, p = .008), and had significantly greater variance in functional connectivity relative to HCs within relevant networks ( p < .001, p < .001, p = .016). Higher premorbid verbal intelligence, a proxy for cognitive reserve, predicted relative preservation of functional connectivity despite accumulation of GM atrophy (standardized‐β = .301, p = .021). Furthermore, preservation of functional connectivity attenuated the impact of structural network WM tract disruption on cognition (β = −.513, p = .001, for cognitive processing speed; β = −.209, p = .066, for visual/spatial memory). The data suggests that preserved functional connectivity explains cognitive reserve in PwMS, helping to maintain cognitive capacity despite structural damage.
0
Citation49
0
Save
0

Functional Connectivity and Structural Disruption in the Default‐Mode Network Predicts Cognitive Rehabilitation Outcomes in Multiple Sclerosis

Tom Fuchs et al.May 11, 2020
ABSTRACT BACKGROUND AND PURPOSE Efficacy of restorative cognitive rehabilitation can be predicted from baseline patient factors. In addition, patient profiles of functional connectivity are associated with cognitive reserve and moderate the structure‐cognition relationship in people with multiple sclerosis (PwMS). Such interactions may help predict which PwMS will benefit most from cognitive rehabilitation. Our objective was to determine whether patient response to restorative cognitive rehabilitation is predictable from baseline structural network disruption and whether this relationship is moderated by functional connectivity. METHODS For this single‐arm repeated measures study, we recruited 25 PwMS for a 12‐week program. Following magnetic resonance imaging, participants were tested using the Symbol Digit Modalities Test (SDMT) pre‐ and postrehabilitation. Baseline patterns of structural and functional connectivity were characterized relative to healthy controls. RESULTS Lower white matter tract disruption in a network of region‐pairs centered on the precuneus and posterior cingulate (default‐mode network regions) predicted greater postrehabilitation SDMT improvement ( P = .048). This relationship was moderated by profiles of functional connectivity within the network ( R 2 = .385, P = .017, Interaction β = –.415). CONCLUSION Patient response to restorative cognitive rehabilitation is predictable from the interaction between structural network disruption and functional connectivity in the default‐mode network. This effect may be related to cognitive reserve.
0

Paramagnetic rim lesions predict greater long-term relapse rates and clinical progression over 10 years

Jack Reeves et al.Feb 17, 2024
Background: Paramagnetic rim lesions (PRLs) have been linked to higher clinical disease severity and relapse frequency. However, it remains unclear whether PRLs predict future, long-term disease progression. Objectives: The study aimed to assess whether baseline PRLs were associated with subsequent long-term (10 years) Expanded Disability Status Scale (EDSS) increase and relapse frequency and, if so, whether PRL-associated EDSS increase was mediated by relapse. Methods: This retrospective analysis included 172 people with multiple sclerosis (pwMS) with 1868 yearly clinical visits over a mean follow-up time of 10.2 years. 3T magnetic resonance imaging (MRI) was acquired at baseline and PRLs were assessed on quantitative susceptibility mapping (QSM) images. The associations between PRLs, relapse, and rate of EDSS change were assessed using linear models. Results: PRL+ pwMS had greater overall annual relapse rate (β = 0.068; p = 0.010), three times greater overall odds of relapse (exp(β) = 3.472; p = 0.009), and greater rate of yearly EDSS change (β = 0.045; p = 0.010) than PRL− pwMS. Greater PRL number was associated with greater odds of at least one progression independent of relapse activity (PIRA) episode over follow-up (exp(β) = 1.171, p = 0.009). Mediation analysis showed that the association between PRL presence (yes/no) and EDSS increase was 96.7% independent of relapse number. Conclusion: PRLs are a marker of aggressive ongoing disease inflammatory activity, including more frequent future clinical relapses and greater long-term, relapse-independent disability progression.
0
Citation5
0
Save
0

Functional alteration due to structural damage is network dependent: insight from multiple sclerosis

Alexander Bartnik et al.Dec 28, 2022
Little is known about how the brain's functional organization changes over time with respect to structural damage. Using multiple sclerosis as a model of structural damage, we assessed how much functional connectivity (FC) changed within and between preselected resting-state networks (RSNs) in 122 subjects (72 with multiple sclerosis and 50 healthy controls). We acquired the structural, diffusion, and functional MRI to compute functional connectomes and structural disconnectivity profiles. Change in FC was calculated by comparing each multiple sclerosis participant's pairwise FC to controls, while structural disruption (SD) was computed from abnormalities in diffusion MRI via the Network Modification tool. We used an ordinary least squares regression to predict the change in FC from SD for 9 common RSNs. We found clear differences in how RSNs functionally respond to structural damage, namely that higher-order networks were more likely to experience changes in FC in response to structural damage (default mode R2 = 0.160-0.207, P < 0.001) than lower-order sensory networks (visual network 1 R2 = 0.001-0.007, P = 0.157-0.387). Our findings suggest that functional adaptability to structural damage depends on how involved the affected network is in higher-order processing.
0
Citation2
0
Save
0

Human restricted CHRFAM7A gene increases brain efficiency

Dejan Jakimovski et al.Apr 22, 2024
Introduction CHRFAM7A , a uniquely human fusion gene, has been associated with neuropsychiatric disorders including Alzheimer’s disease, schizophrenia, anxiety, and attention deficit disorder. Understanding the physiological function of CHRFAM7A in the human brain is the first step to uncovering its role in disease. CHRFAM7A was identified as a potent modulator of intracellular calcium and an upstream regulator of Rac1 leading to actin cytoskeleton reorganization and a switch from filopodia to lamellipodia implicating a more efficient neuronal structure. We performed a neurocognitive-MRI correlation exploratory study on 46 normal human subjects to explore the effect of CHRFAM7A on human brain. Methods Dual locus specific genotyping of CHRFAM7A was performed on genomic DNA to determine copy number (TaqMan assay) and orientation (capillary sequencing) of the CHRFAM7A alleles. As only the direct allele is expressed at the protein level and affects α7 nAChR function, direct allele carriers and non-carriers are compared for neuropsychological and MRI measures. Subjects underwent neuropsychological testing to measure motor (Timed 25-foot walk test, 9-hole peg test), cognitive processing speed (Symbol Digit Modalities Test), Learning and memory (California Verbal Learning Test immediate and delayed recall, Brief Visuospatial Memory Test—Revised immediate and delayed recall) and Beck Depression Inventory—Fast Screen, Fatigue Severity Scale. All subjects underwent MRI scanning on the same 3 T GE scanner using the same protocol. Global and tissue-specific volumes were determined using validated cross-sectional algorithms including FSL’s Structural Image Evaluation, using Normalization, of Atrophy (SIENAX) and FSL’s Integrated Registration and Segmentation Tool (FIRST) on lesion-inpainted images. The cognitive tests were age and years of education-adjusted using analysis of covariance (ANCOVA). Age-adjusted analysis of covariance (ANCOVA) was performed on the MRI data. Results CHRFAM7A direct allele carrier and non-carrier groups included 33 and 13 individuals, respectively. Demographic variables (age and years of education) were comparable. CHRFAM7A direct allele carriers demonstrated an upward shift in cognitive performance including cognitive processing speed, learning and memory, reaching statistical significance in visual immediate recall (FDR corrected p = 0.018). The shift in cognitive performance was associated with smaller whole brain volume (uncorrected p = 0.046) and lower connectivity by resting state functional MRI in the visual network (FDR corrected p = 0.027) accentuating the cognitive findings. Conclusion These data suggest that direct allele carriers harbor a more efficient brain consistent with the cellular biology of actin cytoskeleton and synaptic gain of function. Further larger human studies of cognitive measures correlated with MRI and functional imaging are needed to decipher the impact of CHRFAM7A on brain function.
0

Determinants of long‐term paramagnetic rim lesion evolution in people with multiple sclerosis

Jack Reeves et al.Nov 18, 2024
Abstract Objective Baseline paramagnetic rim lesion (PRL) load predicts disease progression in people with multiple sclerosis (pwMS). Understanding how PRLs relate to other known MS‐related factors, and the practical utility of PRLs in clinical trials, is crucial for informing clinical decision‐making and guiding development of novel disease‐modifying treatments (DMTs). Methods This study included 152 pwMS enrolled in a larger prospective, longitudinal cohort study who had 3T MRI scans and clinical assessments at baseline and 5‐ or 10‐year follow‐ups. PRLs were identified on baseline 3T quantitative susceptibility maps and classified as persisting, disappearing, or newly appearing at follow‐up. The relationships between PRL evolution and clinical, radiological, environmental, and genetic characteristics were assessed, and clinical trial sample sizes were estimated using PRL appearance or disappearance as outcome measures. Results DMT use was associated with lower odds of new PRL appearance (for high‐efficacy DMTs: odds ratio = 0.088, p = 0.024), but not disappearance. Current smoking status was associated with greater baseline PRL number ( B = 0.527 additional PRLs, p = 0.013). A 24‐month clinical trial in people with progressive MS for a DMT that doubles the rate of PRL rim disappearance would require an estimated 118 people with progressive MS per group at 80% statistical power. Interpretation Early MS diagnosis and subsequent DMT initiation may reduce new chronic active inflammation. However, the utility of PRL disappearance or new PRL appearance as outcome measures in clinical trials is limited by potentially large sample sizes that are needed for moderate efficacy drugs.
1

MRIO: The Magnetic Resonance Imaging Acquisition and Analysis Ontology

Alexander Bartnik et al.Aug 7, 2023
Abstract Objective Magnetic resonance imaging of the brain is a useful tool in both the clinic and research settings, aiding in the diagnosis and treatments of neurological disease and expanding our knowledge of the brain. However, there are many challenges inherent in managing and analyzing MRI data, due in large part to the heterogeneity of data acquisition. Materials and Methods To address this, we have developed MRIO, the Magnetic Resonance Imaging Acquisition and Analysis Ontology. Results MRIO provides well-reasoned classes and logical axioms for the acquisition of several MRI acquisition types and well-known, peer-reviewed analysis software, facilitating the use of MRI data. These classes provide a common language for the neuroimaging research process and help standardize the organization and analysis of MRI data for reproducible datasets. We also provide queries for automated assignment of analyses for given MRI types. Discussion MRIO aids researchers in managing neuroimaging studies by helping organize and annotate MRI data and integrating with existing standards such as Digital Imaging and Communications in Medicine and the Brain Imaging Data Structure, enhancing reproducibility and interoperability. MRIO was constructed according to Open Biomedical Ontologies Foundry principals and has contributed several terms to the Ontology for Biomedical Investigations to help bridge neuroimaging data to other domains. Conclusion MRIO addresses the need for a “common language” for MRI that can help manage the neuroimaging research, by enabling researchers to identify appropriate analyses for sets of scans and facilitating data organization and reporting.