Therapeutic interventions that incorporate training in mindfulness meditation have become increasingly popular, but to date little is known about neural mechanisms associated with these interventions. Mindfulness-Based Stress Reduction (MBSR), one of the most widely used mindfulness training programs, has been reported to produce positive effects on psychological well-being and to ameliorate symptoms of a number of disorders. Here, we report a controlled longitudinal study to investigate pre-post changes in brain gray matter concentration attributable to participation in an MBSR program. Anatomical magnetic resonance (MR) images from 16 healthy, meditation-naïve participants were obtained before and after they underwent the 8-week program. Changes in gray matter concentration were investigated using voxel-based morphometry, and compared with a waiting list control group of 17 individuals. Analyses in a priori regions of interest confirmed increases in gray matter concentration within the left hippocampus. Whole brain analyses identified increases in the posterior cingulate cortex, the temporo-parietal junction, and the cerebellum in the MBSR group compared with the controls. The results suggest that participation in MBSR is associated with changes in gray matter concentration in brain regions involved in learning and memory processes, emotion regulation, self-referential processing, and perspective taking.

Failure Models. Qualitative System Analysis. Systems of Independent Components. Component Importance. Markov Models. Counting Processes. Dependent Failures. Life Data Analysis. Accelerated Life Testing. Bayesian Reliability Analysis. Reliability Data Sources. Appendices. References. Indexes.

Although substantial evidence has established that microglia and astrocytes play a key role in the establishment and maintenance of persistent pain in animal models, the role of glial cells in human pain disorders remains unknown. Here, using the novel technology of integrated positron emission tomography-magnetic resonance imaging and the recently developed radioligand (11)C-PBR28, we show increased brain levels of the translocator protein (TSPO), a marker of glial activation, in patients with chronic low back pain. As the Ala147Thr polymorphism in the TSPO gene affects binding affinity for (11)C-PBR28, nine patient-control pairs were identified from a larger sample of subjects screened and genotyped, and compared in a matched-pairs design, in which each patient was matched to a TSPO polymorphism-, age- and sex-matched control subject (seven Ala/Ala and two Ala/Thr, five males and four females in each group; median age difference: 1 year; age range: 29-63 for patients and 28-65 for controls). Standardized uptake values normalized to whole brain were significantly higher in patients than controls in multiple brain regions, including thalamus and the putative somatosensory representations of the lumbar spine and leg. The thalamic levels of TSPO were negatively correlated with clinical pain and circulating levels of the proinflammatory citokine interleukin-6, suggesting that TSPO expression exerts pain-protective/anti-inflammatory effects in humans, as predicted by animal studies. Given the putative role of activated glia in the establishment and or maintenance of persistent pain, the present findings offer clinical implications that may serve to guide future studies of the pathophysiology and management of a variety of persistent pain conditions.

Background: Rapid and easy clinical assessments for volumes of infarction and perfusion mismatch are needed. We tested whether simple geometric models generated accurate estimates of these volumes.

In this study, a well established expectancy manipulation model was combined with a novel placebo intervention, a validated sham acupuncture needle, to investigate the brain network involved in placebo analgesia. Sixteen subjects completed the experiment. We found that after placebo acupuncture treatment, subjective pain rating reduction (pre minus post) on the placebo-treated side was significantly greater than on the control side. When we calculated the contrast that subtracts the functional magnetic resonance imaging (fMRI) signal difference between post-treatment and pretreatment during pain application on placebo side from the same difference on control side [e.g., placebo (post – pre) – control (post – pre)], significant differences were observed in the bilateral rostral anterior cingulate cortex (rACC), lateral prefrontal cortex, right anterior insula, supramarginal gyrus, and left inferior parietal lobule. The simple regression (correlation) analysis between each subject's fMRI signal difference of post-treatment and pretreatment difference on placebo and control side and the corresponding subjective pain rating difference showed that significant negative correlation was observed in the bilateral lateral/orbital prefrontal cortex, rACC, cerebellum, right fusiform, parahippocampus, and pons. These results are different from a previous study that found decreased activity in pain-sensitive regions such as the thalamus, insula, and ACC when comparing the response to noxious stimuli applied to control and placebo cream-treated areas of the skin. Our results suggest that placebo analgesia may be configured through multiple brain pathways and mechanisms.

Cerebellar cognitive affective syndrome (CCAS; Schmahmann’s syndrome) is characterized by deficits in executive function, linguistic processing, spatial cognition, and affect regulation. Diagnosis currently relies on detailed neuropsychological testing. The aim of this study was to develop an office or bedside cognitive screen to help identify CCAS in cerebellar patients. Secondary objectives were to evaluate whether available brief tests of mental function detect cognitive impairment in cerebellar patients, whether cognitive performance is different in patients with isolated cerebellar lesions versus complex cerebrocerebellar pathology, and whether there are cognitive deficits that should raise red flags about extra-cerebellar pathology. Comprehensive standard neuropsychological tests, experimental measures and clinical rating scales were administered to 77 patients with cerebellar disease—36 isolated cerebellar degeneration or injury, and 41 complex cerebrocerebellar pathology—and to healthy matched controls. Tests that differentiated patients from controls were used to develop a screening instrument that includes the cardinal elements of CCAS. We validated this new scale in a new cohort of 39 cerebellar patients and 55 healthy controls. We confirm the defining features of CCAS using neuropsychological measures. Deficits in executive function were most pronounced for working memory, mental flexibility, and abstract reasoning. Language deficits included verb for noun generation and phonemic > semantic fluency. Visual spatial function was degraded in performance and interpretation of visual stimuli. Neuropsychiatric features included impairments in attentional control, emotional control, psychosis spectrum disorders and social skill set. From these results, we derived a 10-item scale providing total raw score, cut-offs for each test, and pass/fail criteria that determined ‘possible’ (one test failed), ‘probable’ (two tests failed), and ‘definite’ CCAS (three tests failed). When applied to the exploratory cohort, and administered to the validation cohort, the CCAS/Schmahmann scale identified sensitivity and selectivity, respectively as possible exploratory cohort: 85%/74%, validation cohort: 95%/78%; probable exploratory cohort: 58%/94%, validation cohort: 82%/93%; and definite exploratory cohort: 48%/100%, validation cohort: 46%/100%. In patients in the exploratory cohort, Mini-Mental State Examination and Montreal Cognitive Assessment scores were within normal range. Complex cerebrocerebellar disease patients were impaired on similarities in comparison to isolated cerebellar disease. Inability to recall words from multiple choice occurred only in patients with extra-cerebellar disease. The CCAS/Schmahmann syndrome scale is useful for expedited clinical assessment of CCAS in patients with cerebellar disorders.

Abstract Atrophy of cortical and subcortical gray matter is apparent in Huntington's disease (HD) before symptoms manifest. We hypothesized that the white matter (WM) connecting cortical and subcortical regions must also be affected early and that select clinical symptoms were related to systems degeneration. We used diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTI) to examine the regional nature of WM abnormalities in early HD, including the preclinical period, and to determine whether regional changes correlated with clinical features. We studied individuals in early stages (HD), presymptomatic individuals known to carry the genetic mutation that causes HD (Pre‐HD), and matched healthy controls. DTI indices of tissue integrity were obtained from several regions of interest, including the corpus callosum (CC), internal capsule (IC), and basal ganglia, were compared across groups by t tests, and were correlated to cognitive and clinical measures. WM alterations were found throughout the CC, in the anterior and posterior limbs of the IC, and in frontal subcortical WM in HD subjects, supporting the selective involvement of the pyramidal tracts in HD; a similar distribution of changes was seen in Pre‐HD subjects, supporting presymptomatic alterations. There was a significant relationship between select DTI measures and cognitive performance. Alterations in diffusion indices were also seen in the striatum that were independent of atrophy. Our findings support that WM alterations occur very early in HD. The distribution of the changes suggests that these changes contribute to the disruption of pyramidal and extrapyramidal circuits and also support a role of compromised cortical circuitry in early cognitive and subtle motor impairment during the preclinical stages of HD. © 2006 Movement Disorder Society

Summary Patterns of intrinsic connectivity within the brain encode intensity of clinical pain and predict sustained pain in patients with chronic low back pain. Neuroimaging studies have suggested the presence of alterations in the anatomo-functional properties of the brain of patients with chronic pain. However, investigation of the brain circuitry supporting the perception of clinical pain presents significant challenges, particularly when using traditional neuroimaging approaches. While potential neuroimaging markers for clinical pain have included resting brain connectivity, these cross-sectional studies have not examined sensitivity to within-subject exacerbation of pain. We used the dual regression probabilistic Independent Component Analysis approach to investigate resting-state connectivity on arterial spin labeling data. Brain connectivity was compared between patients with chronic low back pain (cLBP) and healthy controls, before and after the performance of maneuvers aimed at exacerbating clinical pain levels in the patients. Our analyses identified multiple resting state networks, including the default mode network (DMN). At baseline, patients demonstrated stronger DMN connectivity to the pregenual anterior cingulate cortex (pgACC), left inferior parietal lobule, and right insula (rINS). Patients’ baseline clinical pain correlated positively with connectivity strength between the DMN and right insula (DMN–rINS). The performance of calibrated physical maneuvers induced changes in pain, which were paralleled by changes in DMN–rINS connectivity. Maneuvers also disrupted the DMN–pgACC connectivity, which at baseline was anticorrelated with pain. Finally, baseline DMN connectivity predicted maneuver-induced changes in both pain and DMN–rINS connectivity. Our results support the use of arterial spin labeling to evaluate clinical pain, and the use of resting DMN connectivity as a potential neuroimaging biomarker for chronic pain perception.

Abstract Greater loss in structural integrity of the ipsilesional corticospinal tract (CST) is associated with poorer motor outcome in patients with hemiparetic stroke. Animal models of stroke have demonstrated that structural remodeling of white matter in the ipsilesional and contralesional hemispheres is associated with improved motor recovery. Accordingly, motor recovery in patients with stroke may relate to the relative strength of CST degeneration and remodeling. This study examined the relationship between microstructural status of brain white matter tracts, indexed by the fractional anisotropy (FA) metric derived from diffusion tensor imaging (DTI) data, and motor skill of the stroke‐affected hand in patients with chronic stroke. Voxelwise analysis revealed that motor skill significantly and positively correlated with FA of the ipsilesional and contralesional CST in the patients. Additional voxelwise analyses showed that patients with poorer motor skill had reduced FA of bilateral CST compared to normal control subjects, whereas patients with better motor skill had elevated FA of bilateral CST compared to controls. These findings were confirmed using a DTI‐tractography method applied to the CST in both hemispheres. The results of this study suggest that the level of motor skill recovery achieved in patients with hemiparetic stroke relates to microstructural status of the CST in both the ipsilesional and contralesional hemispheres, which may reflect the net effect of degeneration and remodeling of bilateral CST. Hum Brain Mapp, 2009. © 2009 Wiley‐Liss, Inc.

The corpus callosum (CC) is the major conduit for information transfer between the cerebral hemispheres and plays an integral role in relaying sensory, motor and cognitive information between homologous cortical regions. The majority of fibers that make up the CC arise from large pyramidal neurons in layers III and V, which project contra-laterally. These neurons degenerate in Huntington's disease (HD) in a topographically and temporally selective way. Since any focus of cortical degeneration could be expected to secondarily de-afferent homologous regions of cortex, we hypothesized that regionally selective cortical degeneration would be reflected in regionally selective degeneration of the CC. We used conventional T1-weighted, diffusion tensor imaging (DTI), and a modified corpus callosum segmentation scheme to examine the CC in healthy controls, huntingtin gene-carriers and symptomatic HD subjects. We measured mid-sagittal callosal cross-sectional thickness and several DTI parameters, including fractional anisotropy (FA), which reflects the degree of white matter organization, radial diffusivity, a suggested index of myelin integrity, and axial diffusivity, a suggested index of axonal damage of the CC. We found a topologically selective pattern of alterations in these measures in pre-manifest subjects that were more extensive in early symptomatic HD subjects and that correlated with performance on distinct cognitive measures, suggesting an important role for disrupted inter-hemispheric transfer in the clinical symptoms of HD. Our findings provide evidence for early degeneration of commissural pyramidal neurons in the neocortex, loss of cortico-cortical connectivity, and functional compromise of associative cortical processing.