Mild traumatic brain injury (mTBI) is impossible to detect using standard neuroradiological assessment such as structural magnetic resonance imaging (MRI). Injury does however disrupt the dynamic repertoire of neural activity indexed by neural oscillations. In particular, beta oscillations are reliable predictors of cognitive, perceptual and motor system functioning, as well as correlate highly with underlying myelin architecture and brain connectivity - all factors particularly susceptible to dysregulation after mTBI. Methods: We measured local and large-scale neural circuit function using MEG (magnetoencephalography) with a data-driven model fit approach using the Fitting Oscillations & One-Over F algorithm, in a group of young adult males with mTBI and a matched healthy control group. We quantified band-limited regional power and functional connectivity between brain regions. Results: We found reduced regional power and deficits in functional connectivity across brain areas, which pointed to the well-characterized thalamocortical dysconnectivity associated with mTBI. Furthermore, our results suggested beta functional connectivity data reached the best mTBI classification performance when compared with regional power and symptom severity (measured using SCAT2, or Sport Concussion Assessment Tool 2). Conclusions: The current study revealed the relevance of beta oscillations as a window into neurophysiological dysfunction in mTBI, and also highlights the reliability of neural synchrony biomarkers in disorder classification.

中文翻译：

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轻度创伤性脑损伤男性的局部和大规模β振荡功能障碍

使用结构磁共振成像 (MRI) 等标准神经放射学评估无法检测到轻度创伤性脑损伤 (mTBI)。然而，损伤确实会破坏由神经振荡索引的神经活动的动态库。特别是，β 振荡是认知、知觉和运动系统功能的可靠预测因子，并且与潜在的髓鞘结构和大脑连接高度相关——所有因素都特别容易受到 mTBI 后失调的影响。方法：我们使用 MEG（脑磁图）和数据驱动的模型拟合方法，使用 Fitting Oscillations & One-Over F 算法，在一组患有 mTBI 和匹配的健康对照的年轻成年男性中测量局部和大规模神经回路功能团体。我们量化了大脑区域之间的带限区域功率和功能连接。结果：我们发现跨大脑区域的区域能力降低和功能连接缺陷，这表明与 mTBI 相关的丘脑皮质连接障碍。此外，我们的结果表明，与区域强度和症状严重程度（使用 SCAT2 或运动脑震荡评估工具 2 测量）相比，beta 功能连接数据达到了最佳的 mTBI 分类性能。结论：目前的研究揭示了β振荡作为 mTBI 中神经生理功能障碍的窗口的相关性，并且还强调了神经同步生物标志物在疾病分类中的可靠性。我们发现跨大脑区域的区域能力降低和功能连接缺陷，这表明与 mTBI 相关的丘脑皮质连接障碍。此外，我们的结果表明，与区域强度和症状严重程度（使用 SCAT2 或运动脑震荡评估工具 2 测量）相比，beta 功能连接数据达到了最佳的 mTBI 分类性能。结论：目前的研究揭示了β振荡作为 mTBI 中神经生理功能障碍的窗口的相关性，并且还强调了神经同步生物标志物在疾病分类中的可靠性。我们发现跨大脑区域的区域能力降低和功能连接缺陷，这表明与 mTBI 相关的丘脑皮质连接障碍。此外，我们的结果表明，与区域强度和症状严重程度（使用 SCAT2 或运动脑震荡评估工具 2 测量）相比，beta 功能连接数据达到了最佳的 mTBI 分类性能。结论：目前的研究揭示了β振荡作为 mTBI 中神经生理功能障碍的窗口的相关性，并且还强调了神经同步生物标志物在疾病分类中的可靠性。我们的结果表明，与区域强度和症状严重程度（使用 SCAT2 或运动脑震荡评估工具 2 测量）相比，beta 功能连接数据达到了最佳的 mTBI 分类性能。结论：目前的研究揭示了β振荡作为 mTBI 中神经生理功能障碍的窗口的相关性，并且还强调了神经同步生物标志物在疾病分类中的可靠性。我们的结果表明，与区域强度和症状严重程度（使用 SCAT2 或运动脑震荡评估工具 2 测量）相比，beta 功能连接数据达到了最佳的 mTBI 分类性能。结论：目前的研究揭示了β振荡作为 mTBI 中神经生理功能障碍的窗口的相关性，并且还强调了神经同步生物标志物在疾病分类中的可靠性。