M. Vidailhet, Claire Ewenczyk, Stéphane Lehéricy, Marie Sarazin, Fatma Gargouri, Nadya Pyatigorskaya, Lydia Yahia-Cherif, Romain Valabregue, Cecile Gallea, Marie Mongin, Gestionnaire, Hal Sorbonne Université, Sorbonne Université (SU), Sorbonne Université - Faculté de Médecine (SU FM), Center for NeuroImaging Research-Human MRI Neuroimaging core facility for clinical research [ICM Paris] (CENIR), Institut du Cerveau = Paris Brain Institute (ICM), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Neurologie [CHU Pitié-Salpêtrière], IFR70-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Service de Neuroradiologie [CHU Pitié-Salpêtrière], CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Centre Hospitalier Sainte Anne [Paris], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Imagerie Moléculaire in Vivo (IMIV - U1023 - ERL9218), Service Hospitalier Frédéric Joliot (SHFJ), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Neuro-Imagerie de Recherche (CENIR), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Institut du Cerveau et de la Moëlle Epinière = Brain and Spine Institute (ICM), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de neurologie 1 [CHU Pitié-Salpétrière], and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU)
Background Cognitive deficits in Parkinson's disease (PD) may result from damage in the cortex as well as in the dopaminergic, noradrenergic, and cholinergic inputs to the cortex. Cholinergic inputs to the cortex mainly originate from the basal forebrain and are clustered in several regions, called Ch1 to Ch4, that project to the hippocampus (Ch1‐2), the olfactory bulb (Ch3), and the cortex and amygdala (Ch4). Objective We investigated changes in basal forebrain and their role in cognitive deficits in PD. Methods We studied 52 nondemented patients with PD (Hoehn & Yahr 1‐2) and 25 age‐matched healthy controls using diffusion and resting state functional MRI. Results PD patients had a loss of structural integrity within the Ch1‐2 and Ch3‐4 nuclei of the basal forebrain as well as in the fornix. Tractography showed that the probability of anatomical connection was decreased in PD between Ch3‐4 and the associative prefrontal cortex, occipital cortex, and peri‐insular regions. There was a reduction in functional connectivity between Ch1‐2 and the bilateral hippocampi and parahippocampal gyri, the left middle and superior temporal gyri, and the left fusiform gyrus and between Ch3‐4 and the right inferior frontal gyrus and the right and left thalamus. In Ch1‐2, loss of structural integrity and connectivity correlated with scores at the memory tests, whereas changes in Ch3‐4 correlated with scores of global cognition and executive functions. Conclusion This study highlights the association between deficits of different cholinergic nuclei of the basal forebrain and the extent of cognitive impairments in nondemented PD patients. © 2018 The Authors. Movement Disorders published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of International Parkinson and Movement Disorder Society.