Pedunculopontine network dysfunction in Parkinson's disease with postural control and sleep disorders.
The objective of this study was to investigate pedunculopontine nucleus network dysfunctions that mediate impaired postural control and sleep disorder in Parkinson's disease.



We examined (1) Parkinson's disease patients with impaired postural control and rapid eye movement sleep behavior disorder (further abbreviated as sleep disorder), (2) Parkinson's disease patients with sleep disorder only, (3) Parkinson's disease patients with neither impaired postural control nor sleep disorder, and (4) healthy volunteers. We assessed postural control with clinical scores and biomechanical recordings during gait initiation. Participants had video polysomnography, daytime sleepiness self-evaluation, and resting-state functional MRIs.



Patients with impaired postural control and sleep disorder had longer duration of anticipatory postural adjustments during gait initiation and decreased functional connectivity between the pedunculopontine nucleus and the supplementary motor area in the locomotor network that correlated negatively with the duration of anticipatory postural adjustments. Both groups of patients with sleep disorder had decreased functional connectivity between the pedunculopontine nucleus and the anterior cingulate cortex in the arousal network that correlated with daytime sleepiness. The degree of dysfunction in the arousal network was related to the degree of connectivity in the locomotor network in all patients with sleep disorder, but not in patients without sleep disorder or healthy volunteers.



These results shed light on the functional neuroanatomy of pedunculopontine nucleus networks supporting the clinical manifestation and the interdependence between sleep and postural control impairments in Parkinson's disease. © 2016 International Parkinson and Movement Disorder Society.
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Cecile
C
Gallea
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|Assistance Publique Hôpitaux de Paris (APHP), INSERM, ICM, Centre d'Investigation Clinique Pitié Neurosciences, CIC-1422, Département des Maladies du Système Nerveux, Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Claire
C
Ewenczyk
AP-HP, Centre Inter-Régional de Coordination de la Maladie de Parkinson, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Département des Maladies du Système Nerveux, Paris, France.
Bertrand
B
Degos
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|AP-HP, Centre Inter-Régional de Coordination de la Maladie de Parkinson, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Département des Maladies du Système Nerveux, Paris, France.
Marie-Laure
ML
Welter
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|AP-HP, Centre Inter-Régional de Coordination de la Maladie de Parkinson, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Département des Maladies du Système Nerveux, Paris, France.
David
D
Grabli
Inserm, U 1127, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|Sleep Disorders Unit, Pitié-Salpêtrière Hospital, AP-HP, Paris, France.
Smaranda
S
Leu-Semenescu
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Romain
R
Valabregue
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Pierre
P
Berroir
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Lydia
L
Yahia-Cherif
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Eric
E
Bertasi
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Sara
S
Fernandez-Vidal
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Eric
E
Bardinet
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|Assistance Publique Hôpitaux de Paris (APHP), INSERM, ICM, Centre d'Investigation Clinique Pitié Neurosciences, CIC-1422, Département des Maladies du Système Nerveux, Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.|AP-HP, Centre Inter-Régional de Coordination de la Maladie de Parkinson, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Département des Maladies du Système Nerveux, Paris, France.
Emmanuel
E
Roze
CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.
Habib
H
Benali
CEA Saclay, Neurospin/LNAO, Gif sur Yvette, France.
Cyril
C
Poupon
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Chantal
C
François
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|Sleep Disorders Unit, Pitié-Salpêtrière Hospital, AP-HP, Paris, France.
Isabelle
I
Arnulf
Centre de Neuroimagerie de Recherche (CENIR), Institut du Cerveau et de la Moelle, ICM, Paris, France.|Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.
Stéphane
S
Lehéricy
Inserm, U 1127, Paris, France.|CNRS, UMR 7225, Paris, France.|Sorbonne Universités, UPMC Univ Paris 06, UMR S 1127, Paris, France.|Institut du Cerveau et de la Moelle épinière, ICM, Paris, France.|Assistance Publique Hôpitaux de Paris (APHP), INSERM, ICM, Centre d'Investigation Clinique Pitié Neurosciences, CIC-1422, Département des Maladies du Système Nerveux, Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.|AP-HP, Centre Inter-Régional de Coordination de la Maladie de Parkinson, Hôpital de la Pitié Salpêtrière, Département des Maladies du Système Nerveux, Paris, France.
Marie
M
Vidailhet
D000368:Aged; D001921:Brain / Q000000981:diagnostic imaging / Q000503:physiopathology; D016022:Case-Control Studies; D005260:Female; D059907:Functional Neuroimaging; D006179:Gyrus Cinguli / Q000000981:diagnostic imaging* / Q000503:physiopathology; D006801:Humans; D008279:Magnetic Resonance Imaging; D008297:Male; D008875:Middle Aged; D009044:Motor Cortex / Q000000981:diagnostic imaging* / Q000503:physiopathology; D009434:Neural Pathways / Q000000981:diagnostic imaging / Q000503:physiopathology; D010300:Parkinson Disease / Q000000981:diagnostic imaging* / Q000503:physiopathology; D045042:Pedunculopontine Tegmental Nucleus / Q000000981:diagnostic imaging* / Q000503:physiopathology; D004856:Postural Balance; D020187:REM Sleep Behavior Disorder / Q000000981:diagnostic imaging* / Q000503:physiopathology; D012893:Sleep Wake Disorders / Q000000981:diagnostic imaging / Q000503:physiopathology
anterior cingulate cortex; anticipatory postural adjustments; rapid eye movement behavioral disorder; supplementary motor area