Background and Objective: Since recent studies suggested a role of the striatum and prefrontal cortex for multiple sclerosis (MS)-related fatigue, we investigated resting-state functional connectivity alterations of striatal subdivisions and the dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC). Methods: Resting-state functional magnetic resonance imaging was acquired in 77 relapsing-remitting MS patients (38 fatigued (F-MS), 39 non-fatigued (NF-MS)) and 41 matched healthy controls. Fatigue severity was assessed using the fatigue severity scale. Seed-based connectivity analyses were performed using subregions of the striatum and the dlPFC as regions of interest applying non-parametric permutation testing. Results: Compared to healthy controls and NF-MS patients, F-MS patients showed reduced caudate nucleus and ventral striatum functional connectivity with the sen-sorimotor cortex and frontal, parietal, and temporal cortex regions. Fatigue severity correlated negatively with functional connectivity of the caudate nucleus and ventral striatum with the sensorimotor cortex and positively with functional connectivity of the dlPFC with the rostral inferior parietal gyrus and sensorimotor cortex. Conclusion: MS-related fatigue is associated with reduced functional connectivity between the striatum and sensorimotor as well as attention and reward networks, in which the ventral striatum might be a key integration hub. Together with increased connectivity between the dlPFC and sensory cortical areas, these connectivity altera-tions shed light on the mechanisms of MS-related fatigue.
Hintergrund und Zielsetzung: Da kürzlich erschienene Studien eine Rolle des Striatums und des präfrontalen Kortexin der Pathogenese der Multiplen-Sklerose-(MS)-assoziiertenFatigue nahelegten, wurde bei MS-Patienten mit und ohne Fatigue sowie gesunden Kontrollen die funktionelle Konnektivität striataler Subregionen und des dorso-lateralen präfrontalen Kortex (dlPFC) untersucht.Methoden: Von 77 schubförmig-remittierenden MS-Patienten (38 MS-Patienten mit Fatigue (F-MS), 39 MS-Patienten ohne Fatigue (NF-MS)) und 41 im Alter und Geschlecht angeglichenen gesunden Kontrollen wurden funktionelle Magnetresonanztomographie-Bilderim Ruhezustand des Gehirns (Resting-State-fMRT) erhoben. Der Fatigue-Schweregrad wurde durch die „Fatigue Severity Scale“erfasst. Es wurden Seed-basierte Konnektivitätsanalysen („seed-based connectivityanalyses“) durchgeführt, wobei als Referenzpunkte(„regionsof interest“)Subregionendes Striatumsund der dlPFC ausgewählt wurden. Für die statistische Auswertung wurden nichtparametrische Permutationstests angewendet.Ergebnisse: F-MS-Patienten zeigten eine reduzierte funktionelle Konnektivität des Nucleus caudatus und des ventralen Striatums mit dem sensomotorischen Kortex sowie mit frontalen, parietalen und temporalen kortikalen Regionen verglichen mit gesunden Kontrollen und NF-MS-Patienten. Der Schweregrad der Fatigue korrelierte negativ mit der funktionellen Konnektivität des Nucleus caudatus und des ventralen Striatums mit dem sensomotorischen Kortex und positiv mit der funktionellen Konnektivität des dlPFC mit dem rostralen Lobulus parietalis inferior und dem sensomotorischen Kortex.Schlussfolgerungen: MS-assoziierte Fatigue ist mit einer reduzierten funktionellen Konnektivität zwischen dem Striatum und sensomotorischen wie auch Aufmerksamkeits- und Belohnungsnetzwerken assoziiert, wobei das ventrale Striatum einen zentralen in-tegrativeren Knotenpunkt darstellen könnte. Zusammen mit einer erhöhten Konnektivität zwischen dem dlPFC und sensorischen kortikalen Regionen tragen diese Konnektivitätsveränderungen zur Erklärung der Pathogenese von MS-assoziierter Fatigue bei.
