Agyi aktivitás és Alzheimer-kór

A Brain Connectivity folyóiratban március 17-én jelent meg a Medical University of South Carolina (MUSC) kutatóinak közleménye, amelyben a preklinikai stádiumú Alzheimer-kór korai diagnózisának egy új, lehetséges módszerét ismertetik. A betegség ezen szakaszában igen korai jelek, például az agyban megfigyelhető amiloid-béta lerakódások már megjelennek ugyan, de kognitív hanyatlást még nem lehet észrevenni. Andreana Benitez és Stephanie Fountain-Zaragoza kutatóorvosok egy olyan új képalkotó módszert dolgoztak ki, amely a beteg agyfunkcióinak egyénre jellemző térképét készíti el. Ezt követően pedig azt vizsgálták, hogy ennek a térképnek az igen apró változásai alkalmazhatók-e a memória- és viselkedéstesztek során bekövetkező, egyre romló eredmények előrejelzésére. Az Alzheimer-kór preklinikai szakaszának kutatása segíthet megérteni, hogyan alakul ki, majd hogyan progrediál betegség.

Az agyműködés korai változásai azonban nagyon finomak, alig észrevehetők, így tanulmányozásuk nagy kihívást jelent. A MUSC kutatói az agyi aktivitást a funkcionális hálózati összeköttetése, azaz konnektom (FC, functional connectom) segítségével vizsgálták - így egy olyan agytérképet kaptak, amely azt méri, hogy a különböző agyi régiók hogyan kommunikálnak egymással. Fountain-Zaragoza szerint ez hasonló egy nagyvároshoz, ahol az agyi régiók autópályákkal összekötött városrészekbe csoportosulnak. Az FC képalkotás olyan módszer, mintha a város aktivitását monitoroznánk, azaz azt figyelnénk meg, hogy milyen fokú a tevékenység az egyes városrészeken belül, és milyen intenzitással zajlik közöttük a forgalom. Ilyen konnektomokat az agy működésének ábrázolására már régóta használnak, de a MUSC kutatóinak fejlesztése eggyel tovább lépett: csak az adott egyénre jellemző, individuális funkcionális konnektomot (IFC) készítettek minden betegről. A módszer előnye, hogy míg a hagyományos funkcionális konnektomok sok ember agyának aktivitási térképeinek segítségével ábrázolják az agy „általános huzalozását”, addig az IFC csak az adott betegre jellemző, így az apróbb változások jobban nyomon követhetők, kiszűrhetők, mivel az egyedi mintázatokban bekövetkező eltérések figyelhetők meg.

"Agyunk funkcionális részei mindenkinél ugyanazok, viszont egyedileg jellemzően kissé eltérően helyezkednek el, így olyanok, mint egy ujjlenyomat" - közölte Fountain-Zaragoza. "Ez a módszer egy olyan egyéni agyi ujjlenyomatot hoz létre, amely pontosabban tükrözi, hogy a különböző funkcionális régiók hol helyezkednek el az adott beteg agyában."

A kutatók ezt az innovatív agyi ujjlenyomatvételi technikát használták 45 és 85 év közötti, összesen 149 olyan személynél, akiknél a kognitív hanyatlás jelei még nem voltak megfigyelhetők, és keresték az agyműködés finom változásait. Valamennyi résztvevő agyát először PET-scan segítségével vizsgálták meg, majd két csoportra osztották őket: az első csoportba azok kerültek, akiknél a PET-scan már korai amiloid-béta felhalmozódást mutatott ki, és azokra, akiknél még nem. A résztvevők MRI-vizsgálatokon is átestek, ezekből készültek az „agyi ujjlenyomatok”.

A kutatók ezután áttekintették, hogy az egyes csoportok résztvevői hogyan teljesítettek az információfeldolgozást mérő teszteken. Az eredmények szerint az agyi ujjlenyomat bizonyos változásai az amiloid-béta felhalmozódást mutató, vagyis a preklinikai Alzheimer-kórban szenvedő résztvevőknél rosszabb információfeldolgozási hatékonysággal jártak. A preklinikai Alzheimer-kórban szenvedő résztvevőknél az információfeldolgozás rosszabb volt azoknál, akiknél a szokásosnál nagyobb volt a hálózatok közötti összeköttetés intenzitása, vagyis túl sok volt az aktivitás az „agyi autópályákon”. Ezzel szemben az információfeldolgozás jobb volt azoknál, akiknél nagyobb volt a hálózaton belüli kapcsolódás, vagyis több agyi aktivitást mértek az agy fontos területein belül.

"Az egészséges agyban jellemzően egyensúlyban van a hálózatokon belüli és a hálózatok közötti kapcsolódás" – értelmezte az eredményeket Fountain-Zaragoza. "Azt találtuk, hogy az Alzheimer-kór preklinikai stádiumában - amikor az agyban már béta-amiloid felhalmozódás van jelen - ez az egyensúly felborul, ami ahhoz vezethet, hogy az információk feldolgozása már nem történik olyan hatékonyan, mint korábban."

A kutatók a továbbiakban azt szeretnék pontosabban megfigyelni, hogy a különböző agyi változások milyen mértékben befolyásolják a betegség progresszióját, illetve új kezelési módokat, például adott régió célzott stimulációját alkalmaznák az Alzheimer-kór lassításának érdekében.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Individualized brain fingerprints can help to uncover early signs of Alzheimer's disease

Functional Network Alterations Associated with Cognition in Pre-Clinical Alzheimer's Disease