Νευροεπιστήμονες από το Ιατρικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Καρολίνας (MUSC) αναφέρουν στο Brain Connectivity ότι έχουν εντοπίσει ανεπαίσθητες διαφορές στον τρόπο λειτουργίας του εγκεφάλου σε ηλικιωμένους ενήλικες με προκλινική νόσο του Αλτσχάιμερ (AD).
Νόσος Αλτσχάιμερ
Οι ενήλικες με προκλινική ΝΑ έχουν τα πιο πρώιμα σημάδια ασθένειας, όπως συσσώρευση αμυλοειδών-βήτα πρωτεϊνών στον εγκέφαλό τους. Ωστόσο, δεν έχουν εμφανή συμπτώματα γνωστικής έκπτωσης. Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής την Andreana Benitez, Ph.D., και Stephanie Fountain-Saragoza, Ph.D., χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική ανάλυσης απεικόνισης εγκεφάλου για να κατασκευάσει εξατομικευμένους χάρτες της εγκεφαλικής λειτουργίας.
Στη συνέχεια, έψαξαν να δουν εάν υπήρχαν δεσμοί μεταξύ των ανεπαίσθητων αλλαγών στη λειτουργία του εγκεφάλου και της μείωσης της γνωστικής απόδοσης, που αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας τεστ που βασίζονται στη συμπεριφορά. Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να βελτιώσει την ικανότητα μελέτης της προκλινικής φάσης της AD.
«Προηγούμενες μελέτες δεν έχουν βρει συσχέτιση μεταξύ της λειτουργίας του εγκεφάλου και της συμπεριφοράς στην προκλινική ΝΑ», είπε ο Benitez. «Χρησιμοποιώντας αυτούς τους εξατομικευμένους χάρτες της λειτουργίας του εγκεφάλου, βρήκαμε έναν πιθανό λόγο βασισμένο στον εγκέφαλο για πολύ λεπτές γνωστικές αλλαγές σε αυτή την πρώιμη φάση της νόσου».
Ανίχνευση λεπτών αλλαγών στη λειτουργία του εγκεφάλου με βελτιωμένη χαρτογράφηση του εγκεφάλου
Η έρευνα στην προκλινική φάση της AD θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς αρχίζει και εξελίσσεται η ασθένεια. Ωστόσο, οι πρώιμες αλλαγές στη λειτουργία του εγκεφάλου είναι πολύ λεπτές, γεγονός που καθιστά δύσκολη τη μελέτη τους. Με τη χρηματοδότηση πιλοτικού έργου από το Κλινικό & Μεταφραστικό Ερευνητικό Ινστιτούτο της Νότιας Καρολίνας, οι ερευνητές MUSC χρησιμοποίησαν μια νέα μορφή χαρτογράφησης του εγκεφάλου για να ανιχνεύσουν αυτές τις ανεπαίσθητες επιδράσεις.
Εξέτασαν τη δραστηριότητα του εγκεφάλου χρησιμοποιώντας ένα λειτουργικό σύνδεσμο – έναν τύπο εγκεφαλικού χάρτη που μετρά τον τρόπο με τον οποίο διαφορετικές περιοχές του εγκεφάλου επικοινωνούν μεταξύ τους. Σκεφτείτε τον εγκέφαλο σαν μια μεγάλη πόλη, είπε η Fountain-Saragoza, όπου οι περιοχές του εγκεφάλου συγκεντρώνονται σε γειτονιές που συνδέονται με αυτοκινητόδρομους. Η λειτουργική σύνδεση είναι σαν να παρακολουθείτε τη δραστηριότητα σε αυτήν την πόλη – πόσα πράγματα συμβαίνουν σε κάθε γειτονιά και πόσο καλά ρέει η κυκλοφορία μεταξύ τους.
Οι ερευνητές βασίστηκαν σε μια νεότερη και εξαιρετικά ευαίσθητη μορφή ανάλυσης εικόνας για να εκτιμήσουν πώς λειτουργούν αυτές οι γειτονιές στα άτομα. Η τεχνική – η εξατομικευμένη λειτουργική σύνδεση – αναπτύχθηκε από τον συνεργάτη τους Hesheng Liu, Ph.D.
Οι παραδοσιακοί λειτουργικοί σύνδεσμοι χρησιμοποιούν κατά μέσο όρο τον εγκέφαλο πολλών ανθρώπων ως χάρτη για τις λειτουργικές περιοχές του εγκεφάλου. Αντίθετα, η μέθοδος του Liu μπορεί να δείξει τα μοναδικά πρότυπα λειτουργίας του εγκεφάλου για κάθε άτομο.
«Όλοι έχουμε τα ίδια λειτουργικά μέρη του εγκεφάλου μας, αλλά είναι τοποθετημένα ελαφρώς διαφορετικά, κάτι σαν δακτυλικό αποτύπωμα», είπε η Fountain-Saragoza. «Αυτή η μέθοδος δημιουργεί ένα εξατομικευμένο δακτυλικό αποτύπωμα του εγκεφάλου που αντικατοπτρίζει με μεγαλύτερη ακρίβεια πού βρίσκονται οι διαφορετικές λειτουργικές περιοχές στον εγκέφαλο κάθε ατόμου».
Σύνδεση λεπτών αλλαγών στη λειτουργία του εγκεφάλου με τη συμπεριφορά
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτή τη νέα τεχνική δακτυλικών αποτυπωμάτων του εγκεφάλου για να αναζητήσουν ανεπαίσθητες αλλαγές στη λειτουργία του εγκεφάλου σε 149 συμμετέχοντες ηλικίας 45 έως 85 ετών χωρίς σημάδια γνωστικής έκπτωσης. Όλοι οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν σε σαρώσεις PET του εγκεφάλου τους και χωρίστηκαν σε δύο ομάδες – αυτές με και χωρίς σάρωση PET ενδείξεις πρώιμης συσσώρευσης πρωτεΐνης αμυλοειδούς-βήτα. Οι συμμετέχοντες υποβλήθηκαν επίσης σε μαγνητικές τομογραφίες, οι οποίες χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία των δακτυλικών αποτυπωμάτων του εγκεφάλου.
Στη συνέχεια, οι ερευνητές εξέτασαν πόσο καλά απέδωσαν οι συμμετέχοντες σε κάθε ομάδα σε τεστ επεξεργασίας πληροφοριών με βάση τη συμπεριφορά. Διαπίστωσαν ότι ορισμένες αλλαγές στο δακτυλικό αποτύπωμα του εγκεφάλου σχετίζονταν με χειρότερη επεξεργασία πληροφοριών σε συμμετέχοντες με συσσώρευση αμυλοειδούς-βήτα ή προκλινική AD.
Σε συμμετέχοντες με προκλινική ΝΑ, η επεξεργασία πληροφοριών ήταν χειρότερη σε όσους είχαν μεγαλύτερη από τη συνηθισμένη συνδεσιμότητα μεταξύ των δικτύων ή υπερβολική δραστηριότητα στους αυτοκινητόδρομους του εγκεφάλου. Αντίθετα, η επεξεργασία πληροφοριών ήταν καλύτερη σε άτομα με υψηλότερη συνδεσιμότητα εντός του δικτύου ή περισσότερη εγκεφαλική δραστηριότητα σε σημαντικές γειτονιές του εγκεφάλου.
«Ένας υγιής εγκέφαλος συνήθως έχει μια ισορροπία συνδεσιμότητας εντός και μεταξύ των δικτύων του», είπε η Fountain-Saragoza. «Διαπιστώσαμε ότι στην προκλινική ΝΑ – όταν υπάρχει συσσώρευση αμυλοειδούς στον εγκέφαλο – αυτή η ισορροπία μπορεί να διαταραχθεί, οδηγώντας δυνητικά στη μη επεξεργασία των πληροφοριών πλέον τόσο αποτελεσματικά».
Τι μας διδάσκει η μελέτη
Η μελέτη δείχνει ότι οι εξατομικευμένες λειτουργικές συνδέσεις μπορούν να ανιχνεύσουν ανεπαίσθητες παραλλαγές στη λειτουργία του εγκεφάλου που θα μπορούσαν να χαθούν με άλλες συμβατικές τεχνικές ανάλυσης απεικόνισης εγκεφάλου.
Υποδηλώνει επίσης ότι τα πρώιμα στάδια της συσσώρευσης αμυλοειδούς-βήτα θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη λειτουργία των εγκεφαλικών δικτύων ακόμη και πριν γίνουν αισθητά τα συμπτώματα της γνωστικής έκπτωσης.
Τέλος, αποκαλύπτει ότι οι αλλαγές στη συνδεσιμότητα εντός και μεταξύ συγκεκριμένων δικτύων εγκεφάλου μπορεί να υποδηλώνουν πρώιμα προβλήματα με την επεξεργασία πληροφοριών. Αυτή η ανισορροπία στη συνδεσιμότητα θα μπορούσε να είναι επομένως καλός στόχος για θεραπείες για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων για ασθενείς με AD.