To investigate dynamic functional connectivity (dFC) within the cerebellar-whole brain network and dynamic topological properties of the cerebellar network in obstructive sleep apnea (OSA) patients.

Introduction: Continuous positive airway pressure (CPAP) therapy improves clinical symptoms in patients with obstructive sleep apnea (OSA); however, the mechanism of this clinical improvement and how it may be associated with the restoration of white matter (WM) structures in the brain is unclear. Therefore, this study investigated the relationship between the structural recovery of brain WM and improvements in cognitive function and emotion after long-term (12 months) CPAP treatment in patients with OSA. Methods: We collected data from 17 patients with OSA before and 12 months after CPAP treatment, including sleep monitoring, clinical assessment, and diffusion tensor imaging (DTI) magnetic resonance imaging. Results: We observed a partial reversible recovery of brain WM (mean and radial diffusion coefficients) after treatment. This recovery involved the commissural fibers (cingulum, body of corpus callosum), projection fibers (retrolenticular part of the internal capsule, posterior thalamic radiation, posterior limb of the internal capsule, superior corona radiata, posterior corona radiata), association fibers (external capsule, superior longitudinal fasciculus, inferior longitudinal fasciculus), and other regions. In addition, the improvements in WM fibers in one part of the brain significantly were correlated with the Hamilton Anxiety Scale and Hamilton Depression Scale scores. Discussion: Our results suggest that reversible recovery of reduced brain WM integrity due to OSA may require longer CPAP treatment. Moreover, changes in the integrity of the commissural fibers were associated with emotion regulation. These restored WM areas may explain the cognitive and mood improvements observed after OSA treatment. Keywords: obstructive sleep apnea, continuous positive airway pressure, diffusion tensor imaging, tract-based spatial statistics

Purpose: This study is to evaluate the altered number of functional connection (s) in patients with obstructive sleep apnea (OSA) by functional connectivity density (FCD), to investigate its relationship with cognitive function, and to explore whether these features could be used to distinguish OSA from healthy controls (HCs). Methods: Seventy-six OSA patients and 72 HCs were included in the analysis. All participants underwent resting-state functional magnetic resonance imaging scan. Subsequently, intergroup differences between long-and short-range FCD groups were obtained in the Matlab platform by using the degree centrality option with a 75 mm cutoff. The partial correlation analysis were used to assess the relationship between the altered FCD value and clinical assessments in OSA patients. The FCD values of the different brain regions were used as classification features to distinguish the two groups by support vector machine (SVM). Results: Compared to HCs, OSA patients had decreased long-range FCD in the right superior frontal gyrus (SFG), right precuneus, and left middle frontal gyrus (MFG). Simultaneously, increased long-range FCD in the right cingulate gyrus (CG). Meanwhile, the short-range FCD were decreased in the right postcentral gyrus (PoCG), right SFG, left MFG, and right CG. The short-range FCD values of the right PoCG were correlated with the Montreal Cognitive Assessment scores in OSA patients. SVM analysis showed that FCD in differential brain regions could differentiate OSA patients from HCs. Conclusion: Long- and short-range FCD values in different brain regions of OSA patients may be related to cognitive decline, and also be effective in distinguishing OSA patients from HCs. These findings provide new perspectives on neurocognition in OSA patients. Keywords: cognitive function, functional magnetic resonance imaging, functional connectivity density, obstructive sleep apnea