Güney Karolina Tıp Üniversitesi’ndeki sinirbilimciler, semptom öncesi Alzheimer hastalarında hafif beyin değişikliklerini görselleştirmek için yeni bir beyin görüntüleme tekniği kullanıyor.
Güney Karolina Tıp Üniversitesi’nden sinirbilimciler ( MUSC) Brain Connectivity dergisinde, preklinik Alzheimer hastalığı (AD) olan yaşlı erişkinlerde beyin fonksiyonlarında ince farklılıklar saptadıklarını bildirmektedir.
Klinik öncesi Alzheimer hastalığı olan yetişkinler, aşağıdakiler gibi hastalığın en erken belirtilerine sahiptir: beyinlerinde amiloid-beta proteinlerinin birikmesi. Ancak, bilişsel gerilemenin gözle görülür belirtileri yok.
“Bu bireyselleştirilmiş beyin işlevi haritalarını kullanarak, hastalığın bu erken evresinde çok ince bilişsel değişiklikler için beyin temelli potansiyel bir neden bulduk. ” — Dr. Andreana Benitez
Ph.D. Andreana Benitez ve Ph.D. Stephanie Fountain-Zaragoza liderliğindeki araştırma ekibi, kişiselleştirilmiş haritalar oluşturmak için yeni bir beyin görüntüleme analizi tekniği kullandı. beyin fonksiyonu. Daha sonra, davranışa dayalı testler kullanılarak değerlendirilen, beyin işlevindeki küçük değişiklikler ile azalan bilişsel performans arasında bağlantılar olup olmadığına baktılar. Bu yaklaşım, AD’nin klinik öncesi aşamasını inceleme becerisini geliştirebilir.
Benitez, “Önceki araştırmalar beyin işlevi ile preklinik AD’deki davranış arasında bir ilişki bulmamıştı,” dedi. “Beyin işlevine ilişkin bu kişiselleştirilmiş haritaları kullanarak, hastalığın bu erken evresindeki çok ince bilişsel değişiklikler için beyin temelli potansiyel bir neden bulduk.”
Geliştirilmiş beyin haritalaması ile beyin işlevindeki ince değişiklikleri saptama
AH’nin klinik öncesi aşamasına ilişkin araştırma, hastalığın nasıl başladığını ve ilerlediğini anlamamıza yardımcı olabilir. Bununla birlikte, beyin işlevindeki erken değişiklikler çok incedir ve bu da onları çalışmayı zorlaştırır. Güney Karolina Klinik ve Çeviri Araştırma Enstitüsü’nden pilot proje finansmanı alan MUSC araştırmacıları, bu ince etkileri tespit etmek için yeni bir beyin haritalama biçimi kullandılar.
Beyin aktivitesini, işlevsel bir bağlantı (bir tür beyin) kullanarak incelediler. farklı beyin bölgelerinin birbiriyle nasıl iletişim kurduğunu ölçen harita. Beyni büyük bir şehir gibi düşünün, dedi Fountain-Zaragoza, beyin bölgelerinin otoyollarla birbirine bağlanan mahallelerde kümelendiği yer. İşlevsel bağlantı, o şehirdeki etkinliği, yani her mahallede ne kadar olup bittiğini ve aralarındaki trafiğin ne kadar iyi aktığını izlemek gibidir.
Araştırmacılar, bu mahallelerin bireylerde nasıl işlediğini anlamak için daha yeni ve oldukça hassas bir görüntü analizi biçimine güvendiler. Kişiselleştirilmiş fonksiyonel konektom tekniği, ortak çalışan Ph.D. Hesheng Liu tarafından geliştirildi.
Geleneksel fonksiyonel konektomlar, fonksiyonel beyin bölgeleri için bir harita olarak birçok insanın beyninin ortalamasını kullanır. Bunun aksine, Liu’nun yöntemi her birey için benzersiz beyin işlevi kalıplarını gösterebilir.
“Hepimiz beynimizin aynı işlevsel bölümlerine sahibiz, ancak biraz farklı konumlanmışlar, bir nevi parmak izi gibi.” dedi Çeşme-Zaragoza. “Bu yöntem, her bireyin beynindeki farklı işlevsel bölgelerin nerede olduğunu daha doğru bir şekilde yansıtan, bireyselleştirilmiş bir beyin parmak izi oluşturur.”
Beyin işlevindeki ince değişiklikleri davranışla ilişkilendirme
Araştırmacılar bu yeni beyni kullandılar. 45 ila 85 yaşları arasındaki 149 katılımcıda bilişsel gerileme belirtileri olmadan beyin işlevindeki ince değişiklikleri aramak için parmak izi tekniği.Katılımcılara ayrıca, beyin parmak izlerini oluşturmak için kullanılan MRI taramaları uygulandı.
“Bu yöntem, her bireyin beynindeki farklı işlevsel bölgelerin nerede olduğunu daha doğru bir şekilde yansıtan, bireyselleştirilmiş bir beyin parmak izi oluşturur.” — Dr. Stephanie Fountain-Zaragoza
Daha sonra araştırmacılar, her gruptaki katılımcıların davranışa dayalı bilgi işleme testlerinde ne kadar iyi performans gösterdiğini test etti. Beyin parmak izindeki belirli değişikliklerin, amiloid-beta oluşumu veya preklinik AD’si olan katılımcılarda daha kötü bilgi işleme ile ilişkili olduğunu buldular.
Klinik öncesi AD’si olan katılımcılarda, bilgi işleme, aralarında normalden daha fazla olanlarda daha kötüydü. -ağ bağlantısı veya beynin otoyollarında çok fazla aktivite. Buna karşılık, bilgi işleme, ağ içi bağlantısı daha yüksek olanlarda veya beynin önemli mahallelerinde daha fazla beyin etkinliği olanlarda daha iyiydi.
“Sağlıklı bir beyin tipik olarak ağları içinde ve ağları arasında bir bağlantı dengesine sahiptir” dedi Çeşme-Zaragoza. “Klinik öncesi AD’de, yani beyinde amiloid birikmesi mevcut olduğunda, bu dengenin bozulabileceğini ve potansiyel olarak bilginin artık verimli bir şekilde işlenmemesine yol açabileceğini bulduk.”
Araştırmanın bize öğrettikleri
Araştırma, bireyselleştirilmiş işlevsel bağlantıların beyin işlevinde diğer işlevlerde gözden kaçabilecek ince değişiklikleri saptayabildiğini gösteriyor. geleneksel beyin görüntüleme analiz teknikleri.
Ayrıca, amiloid-beta oluşumunun erken aşamalarının, bilişsel gerileme belirtileri fark edilir hale gelmeden önce bile beyin ağlarının işlevini etkileyebileceğini öne sürüyor.
Son olarak, belirli beyin ağları içindeki ve arasındaki bağlantıdaki değişikliklerin, bilgi işleme ile ilgili erken sorunlara işaret edebileceği. Dolayısıyla bağlantıdaki bu dengesizlik, AD hastalarının sonuçlarını iyileştirmeye yönelik tedaviler için iyi bir hedef olabilir.
Sonraki adımlar
Ulusal Yaşlanma Enstitüsü, Benitez ve Fountain- Zaragoza klinik öncesi AD üzerindeki çalışmalarına devam etmeyi planlıyor. Beyin değişikliklerinin hastalığın ilerlemesini ne ölçüde etkilediğine daha fazla odaklanmayı ve ayrıca beyin stimülasyonu gibi hastalığı yavaşlatmaya yardımcı olabilecek yeni tedaviler keşfetmeyi umuyorlar.
“Bize yardımcı olmayı amaçlayan pek çok harika çalışma var. Fountain-Zaragoza, Alzheimer hastalığının en erken belirtilerini ve semptomlarını anlıyor” dedi. “Bu çalışma alanı, hastalığın tüm yelpazesini anlamak ve kimlerin hastalığa yakalanma riski altında olabileceğini belirlemek için önemlidir.”
Referans: “Klinik Öncesi Alzheimer Hastalığında Bilişle İlişkili İşlevsel Ağ Değişiklikleri” Stephanie Fountain-Zaragoza, Hesheng Liu ve Andreana Benitez, 17 Mart 2023, Brain Connectivity.
DOI: 10.1089/brain.2022.0032
Fon: NIH/National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS), NIH/Ulusal Yaşlanma Enstitüsü
.