Исследование болезни Альцгеймера Триада областей мозга с познанием
В новом исследовании, опубликованном в Интернете в Трудах Национальной академии наук, сообщается, что различные формы атрофии в трех разных областях мозга (кортикальные, подкорковые или временные) могут помочь объяснить, как потеря различных когнитивных способностей проявляется у пациентов с диагнозом болезни Альцгеймера болезни (AD).
Для этого исследования группа исследователей из Массачусетской общей больницы (MGH) в Гарвардской медицинской школе и Национального университета Сингапура (NUS) использовала математическое моделирование, чтобы определить, как различные области мозга, некоторые из которых обычно не связаны с познанием, могут влиять когнитивные способности.
Например, мозжечок (латынь для «маленького мозга») исторически считался медицинским учреждением как ответственный исключительно за «немыслимые» действия, такие как тонкая настройка координации мышц. Это новое исследование предполагает, что мозжечок может, по сути, играть важную роль в когнитивной функции или дегенерации исполнительной функции и памяти.
В заявлении в Массачусетскую больницу общего профиля Томас Йо, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники NUS и Лаборатории вычислительной нейровизуализации MGH, сказал:
- Миллионер смотрит на смерть
- Может быть, это не болезнь Альцгеймера
- Потерянный с деменцией
- Психиатрическое лечение как религиозный опыт
- Можете ли вы предотвратить болезнь Альцгеймера с диетой и физическими упражнениями?
«Тяжесть симптомов и нейродегенерация могут широко варьироваться у пациентов при болезни Альцгеймера. Наша работа показывает, что участники этого исследования демонстрируют по меньшей мере три картины атрофии – кортикальные, временные или подкорковые – которые связаны с изменчивостью когнитивного спада не только у пациентов с диагнозом болезни Альцгеймера, но также у людей с умеренными когнитивными нарушениями или с теми, кто когнитивно нормален но подвержены риску заболевания Альцгеймера ».
Исследование Yeo фокусируется на разработке алгоритмов машинного обучения для крупномасштабного анализа высокоразмерных и сложных данных визуализации мозга. Эти математические вычислительные модели позволяют исследователям охарактеризовать, как различные системы мозга поддерживают познание.
В этом недавнем исследовании Йо и его коллеги проанализировали данные, которые были собраны в рамках Инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера (ADNI). Исследование включало в себя в общей сложности 379 участников: 188 пациентов были диагностированы с болезнью Альцгеймера, 147 с умеренным когнитивным расстройством и 43, которые не были когнитивно ослаблены, но с более высоким риском бета-амилоидных бляшек, которые связаны с развитием болезни Альцгеймера.
- Почему музыкальные вопросы
- Мужество Боба
- Уроки из бездны
- Как сбой в решении проблем семьи
- Развенчание 10 общих мифов сотрясения
В качестве первого шага к созданию математических моделей исследовательская группа проанализировала данные базовых структурных МРТ. Эти нейроизображения помогли оценить вероятность того, что атрофия в определенной области мозга была связана с конкретными изменениями в исполнительной функции и памяти. Основываясь на местоположении факторов атрофии, исследователи определили корреляцию, связанную с комбинацией трех различных атрофических структур.
Три шаблона атрофии и области мозга, связанные с болезнью Альцгеймера
- Кортикальная: указывает на атрофию всей коры головного мозга (области мозга в головном мозге , латынь для «мозга»).
- Подкорковая : указывает на атрофию в мозжечке, полосатом теле и таламусе. (Мозговые области у основания мозга).
- Временная: указывает на атрофию медиальной височной коры, гиппокампа и миндалин (области мозга в кортикальной доли за ушами).
Все три области мозга были связаны с исполнительной функцией и снижением памяти во всем клиническом спектре. Кортикальный фактор наиболее сильно связан с упадком исполнительной функции. Временной фактор показал самую сильную связь с памятью. Подкорковый фактор был связан с самым медленным снижением как исполнительной функции, так и памяти. Эти данные показывают, что различные формы атрофии головного мозга могут быть связаны с различными когнитивными доменами.
Как всегда, анализ механики мозга любого неврологического заболевания или расстройства помогает определить, как изменения в структуре мозга или функциональной связности связаны с определенными когнитивными способностями.
Например, в 1848 году Финеас Гейдж потерпел аварию, когда железный стержень прорвался через его орбитофронтальную кору (ОФК) в лобные доли. Раньше его мозговые травмы, Гейдж, как известно, был близким и мягким человеком, который жил по правилам общества. После его несчастного случая Гейдж стал свободным и часто темпераментным нонконформистом, который не обращал внимания на правила общества и мог быть состязательным. Он жил до 1860 года, но после инцидента с железными штангами его личность была настолько изменена, что его друзья и родственники назвали его «уже не Гаге». Прямая связь между ущербом OFC и изменениями личности в Gage помогла исследователям определить функцию этой конкретной области мозга.
Подобно тому, как нейробиотики выявили роль различных долей в головном мозге в течение 20-го века, следующий рубеж в нейронауке в течение 21-го века будет состоять в том, чтобы сопоставить, как различные «микрозоны» во всем мозге взаимодействуют друг с другом. Открытие того, как различные комбинации атрофии головного мозга в трех областях мозга связано с болезнью Альцгеймера, помогает нам понять, как изменения в объеме серого вещества в разных областях мозга влияют на конкретные аспекты познания.
«Dysmetria of Thought» гипотезирует, что подкорковые регионы играют роль в познании
Вдоль этих строк, Джереми Шмахманн (также из Массачусетской общей больницы) полагает, что задний мозжечок в будущем может занять центральное место, основываясь на его значительной роли в нашей эволюции человека и результатах его подразделения атаксии MGH. В нашей недавней эволюции задняя лопасть экспоненциально расширилась. На самом деле, только префронтальная кора быстрее развивается, чем задний мозжечок во время нашей эволюции.
У Шмахмана есть гипотеза, которую он называет «Dysmetria of Thought», которая является теорией о том, что мозжечок может точно настраивать наши мысли так же, как он точно настраивает наши мышечные движения. Он разработал эту теорию после изучения множественных пациентов с повреждением мозжечка и наблюдения за моделью дефицита в когнитивных областях исполнительной функции, пространственного познания и языка. Новое исследование, проведенное его коллегами в лаборатории вычислительной нейровизуализации в MGH, подтверждает, что подкорковые области (включая мозжечок) играют роль в исполнительной функции и памяти.
В исследовании, проведенном в 2010 году, Шмахман и его коллеги из MGH придумали термин Cerebellar Cognitive Affective Syndrome (CCAS), который также упоминается как «синдром Шмахмана». CCAS представлен нарушениями исполнительной функции, которые включают проблемы с планированием, абстрактное рассуждение, вербальная беглость и рабочая память. Симптомы CCAS – это персеверация, отвлекаемость и невнимательность, которые коррелируют с повреждениями, повреждением или атрофией мозжечка.
Интересно, что анализ сканирования мозга в недавнем исследовании Yeo et al. показал, что различные факторы фактора атрофии через два года после первоначального сканирования были постоянными у широкого круга индивидуумов. Большинство участников, в том числе умерших когнитивных нарушений и когнитивно-нормальных, показали уровни более чем одной области мозга, которая атрофировалась.
«В большинстве предыдущих исследований основное внимание уделялось пациентам, уже диагностированным, но мы смогли установить четкие структуры атрофии не только у пациентов с диагнозом, но и у пациентов с риском, которые имели умеренное ухудшение или были когнитивно нормальными в начале исследования», – говорит Йео. «Это важно, потому что нейродегенеративный каскад, который приводит к старению Альцгеймера, лет, возможно, десятилетий, перед диагнозом. Поэтому понимание различных моделей атрофии среди лиц, подверженных риску, весьма ценно ».
Будущие исследования изучат, как различные области мозга влияют на другие неврологические расстройства
Необходимо провести дополнительные исследования, чтобы лучше понять, как специфические атрофические закономерности связаны с распределением амилоида и тау и точно определить механизм, благодаря которому эти изменения влияют на специфические познавательные способности. В своем выступлении в MGH Йо сделал вывод:
«Предыдущие исследования предполагали, что индивидуум может выражать только один нейродегенеративный паттерн, который является очень строгим, поскольку у любого пожилого человека одновременно могут быть множественные патологические факторы, такие как сосудистые нарушения, а также амилоидные бляшки и тау-клубки, которые непосредственно связаны с болезнью Альцгеймера. Таким образом, у людей, которые подвержены множественным сопутствующим патологиям, может появиться множество атрофических структур ».
Томас Йо подчеркивает, что один и тот же тип математического моделирования, используемый для анализа данных о нейровизуализации в этом исследовании по болезни Альцгеймера, может быть использован для деконструирования роли, которую играют различные области мозга в других неврологических расстройствах. В будущих исследованиях будет рассмотрено, как различные клинические симптомы и модели объема серого вещества проявляются в других нарушениях мозга, таких как болезнь Паркинсона, шизофрения и аутизм. Будьте на связи!