Functional MRI in neuro-urology: A narrative review

Abstract

Neuro-imaging has given urologists a new tool to investigate the neural control of the lower urinary tract. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI), it is now possible to understand which areas of the brain contribute to the proper function of the storage and voiding of the lower urinary tract. This field of research has evolved from simple anatomical descriptions to elucidating the complex micturition network. A keyword search of the Medline database was conducted by two reviewers for relevant studies from January 1, 2010, to August 2022. Of 2047 peer-reviewed articles, 49 are included in this review. In the last decade, a detailed understanding of the brain–bladder network has been described, elucidating a dedicated network, as well as activated areas in the brainstem, cerebellum, and cortex that share reproducible connectivity patterns. Research has shown that various urological diseases can lead to specific changes in this network and that therapies used by urologists to treat lower urinary tract symptoms (LUTS) are also able to modify neuronal activity. This represents a set of potential new therapeutic targets for the management of the lower urinary tract symptoms (LUTS). fMRI technology has made it possible to identify subgroups of responders to various treatments (biofeedback, anticholinergic, neuromodulation) and predict favourable outcomes. Lastly, this breakthrough understanding of neural control over bladder function has led to treatments that directly target brain regions of interest to improve LUTS. One such example is the use of non-invasive transcranial neuromodulation to improve voiding symptoms in individuals with multiple sclerosis.

L’imagerie cérébrale est un nouvel outil performant, permettant aux urologues d’explorer le contrôle neurologique du bas appareil urinaire. L’apport de l’IRM fonctionnelle (IRMf) ouvre de nouvelles perspectives pour expliquer comment certaines zones spécifiques du système nerveux central jouent un rôle sur les phases de remplissage et de vidange du bas appareil urinaire. Depuis plusieurs années, ce domaine de recherche a beaucoup progressé, partant de la simple description anatomique vers la modélisation d’un circuit mictionnel complexe. Deux auteurs ont sélectionné l’ensemble des articles publiés dans Medline de janvier 2010 à août 2022, selon une recherche par mots clés. Parmi 2047 articles selectionés, 49 ont été inclus dans cette revue. Ces dix dernières années ont permis de décrire et comprendre l’existence d’un réseau vessie–cerveau dédié possédant une grande plasticité. Il comprend des zones d’activation spécifiques dans le tronc cérébral, le cervelet et le cortex et un fonctionnement stéréotypique reproductible. De nombreuses pathologies urologiques et leurs traitements peuvent conduire à des modifications au sein de ces réseaux, modulant l’activité neuronale, représentant des cibles thérapeutiques potentielles pour traiter les symptômes du bas appareil urinaire (SBAU). L’apport de l’IRMf a rendu possible l’identification de sous-groupes de patients répondeurs aux traitements (biofeedback, anticholinergiques, neuromodulation) et d’en prédire leur efficacité. Ces avancées dans notre compréhension du contrôle cérébral sur l’appareil vésicosphinctérien rendent possible des traitements ciblant les zones cérébrales impliquées dans les SBAU. Par exemple, la stimulation transcranienne non invasive permet d’améliorer les symptômes de la phase de vidange chez des patients atteints par une sclérose en plaque.