اثرانگشت مغزی فردی می تواند به کشف علائم اولیه بیماری آلزایمر کمک کند

دانشمندان علوم اعصاب از دانشگاه پزشکی کارولینای جنوبی (MUSC) گزارش دادند اتصال به مغز آنها تفاوت های ظریفی را در نحوه عملکرد مغز در افراد مسن مبتلا به بیماری آلزایمر پیش بالینی (AD) شناسایی کرده اند.

بزرگسالان مبتلا به AD پیش بالینی دارای اولین علائم بیماری مانند تجمع پروتئین های آمیلوئید بتا در مغز خود هستند. با این حال، آنها هیچ علامت قابل توجهی از زوال شناختی ندارند.

تیم تحقیقاتی به رهبری آندریانا بنیتز، دکترا، و استفانی فونتن-زاراگوزا، دکترا، از یک تکنیک جدید تجزیه و تحلیل تصویربرداری مغز برای ساختن نقشه های فردی از عملکرد مغز استفاده کردند. آنها سپس به دنبال این بودند که ببینند آیا ارتباطی بین تغییرات ظریف در عملکرد مغز و کاهش عملکرد شناختی وجود دارد که با استفاده از آزمون‌های رفتاری ارزیابی شد. این رویکرد می تواند توانایی مطالعه مرحله پیش بالینی AD را بهبود بخشد.

بنیتز می گوید: «مطالعات قبلی ارتباطی بین عملکرد مغز و رفتار در بیماری AD پیش بالینی پیدا نکرده اند. با استفاده از این نقشه های فردی عملکرد مغز، ما یک دلیل بالقوه مبتنی بر مغز برای تغییرات شناختی بسیار ظریف در این مرحله اولیه بیماری پیدا کردیم.

تشخیص تغییرات ظریف در عملکرد مغز با بهبود نقشه مغز

تحقیق در مورد مرحله پیش بالینی AD می تواند به ما در درک چگونگی شروع و پیشرفت بیماری کمک کند. با این حال، تغییرات اولیه در عملکرد مغز بسیار ظریف هستند و مطالعه آنها را چالش برانگیز می کند. با کمک مالی پروژه آزمایشی از موسسه تحقیقات بالینی و ترجمه کارولینای جنوبی، محققان MUSC از شکل جدیدی از نقشه برداری مغز برای شناسایی این اثرات ظریف استفاده کردند.

آنها با استفاده از یک کانکتوم عملکردی به فعالیت مغز نگاه کردند – نوعی نقشه مغز که نحوه ارتباط مناطق مختلف مغز با یکدیگر را اندازه گیری می کند. Fountain-Saragoza گفت: مغز را مانند یک شهر بزرگ در نظر بگیرید، جایی که نواحی مغز در محله هایی به هم متصل شده اند. اتصال عملکردی مانند تماشای فعالیت در سراسر آن شهر است – چقدر در هر محله جریان دارد و ترافیک بین آنها چقدر جریان دارد.

محققان برای درک نحوه عملکرد این محله ها در افراد به شکل جدیدتر و بسیار حساس تجزیه و تحلیل تصویر تکیه کردند. این تکنیک – کانکتوم عملکردی فردی – توسط همکار آنها Hesheng Liu، Ph.D.

کانکتوم‌های کاربردی سنتی از مغز بسیاری از افراد به‌عنوان نقشه‌ای برای مناطق عملکردی مغز استفاده می‌کنند. در مقابل، روش لیو می تواند الگوهای منحصر به فرد عملکرد مغز را برای هر فرد نشان دهد.

Fountain-Saragoza می‌گوید: «همه ما بخش‌های عملکردی یکسانی از مغزمان داریم، اما آنها کمی متفاوت از هم قرار گرفته‌اند، شبیه به اثر انگشت». این روش یک اثرانگشت مغزی فردی ایجاد می‌کند که با دقت بیشتری منعکس‌کننده مکان‌های عملکردی مختلف در مغز هر فرد است.

ارتباط تغییرات ظریف در عملکرد مغز با رفتار

محققان از این تکنیک جدید انگشت نگاری مغزی برای بررسی تغییرات ظریف در عملکرد مغز در 149 شرکت کننده 45 تا 85 ساله بدون علائم زوال شناختی استفاده کردند. همه شرکت‌کنندگان تحت اسکن PET از مغز خود قرار گرفتند و به دو گروه تقسیم شدند، آنهایی که شواهد اسکن PET از تجمع اولیه پروتئین آمیلوئید-بتا داشتند و بدون آن. شرکت کنندگان همچنین تحت اسکن MRI قرار گرفتند که برای ایجاد اثر انگشت مغز مورد استفاده قرار گرفت.

سپس محققان میزان عملکرد شرکت‌کنندگان در هر گروه را در آزمون‌های مبتنی بر رفتار پردازش اطلاعات آزمایش کردند. آنها دریافتند که تغییرات خاصی در اثر انگشت مغز با پردازش اطلاعات بدتر در شرکت کنندگان مبتلا به تجمع آمیلوئید بتا یا AD پیش بالینی مرتبط است.

در شرکت‌کنندگان مبتلا به AD پیش بالینی، پردازش اطلاعات در افرادی که اتصال بین شبکه‌ای بیش از حد معمول یا فعالیت بیش از حد در بزرگراه‌های مغز داشتند، بدتر بود. در مقابل، پردازش اطلاعات در افرادی که اتصال درون شبکه ای بالاتری داشتند یا فعالیت مغزی بیشتری در محله های مهم مغز داشتند، بهتر بود.

Fountain-Saragoza می‌گوید: «مغز سالم معمولاً دارای توازن ارتباط درون و بین شبکه‌هایش است. “ما دریافتیم که در بیماری AD پیش بالینی – زمانی که آمیلوئید در مغز ایجاد می شود – این تعادل می تواند مختل شود و به طور بالقوه منجر به عدم پردازش اطلاعات به همان اندازه کارآمد شود.”

آنچه مطالعه به ما می آموزد

این مطالعه نشان می‌دهد که کانکتوم‌های عملکردی فردی می‌توانند تغییرات ظریف در عملکرد مغز را شناسایی کنند که ممکن است با سایر تکنیک‌های آنالیز تصویربرداری مغز مرسوم نادیده گرفته شوند.

همچنین نشان می‌دهد که مراحل اولیه تجمع آمیلوئید بتا می‌تواند بر عملکرد شبکه‌های مغزی حتی قبل از اینکه علائم زوال شناختی قابل توجه باشد، تأثیر بگذارد.

در نهایت، نشان می‌دهد که تغییرات در اتصال درون و بین شبکه‌های مغزی خاص ممکن است مشکلات اولیه در پردازش اطلاعات را نشان دهد. بنابراین، این عدم تعادل در اتصال می‌تواند هدف خوبی برای درمان‌های بهبود نتایج برای بیماران مبتلا به AD باشد.

مراحل بعدی

با کمک مالی مجدد از موسسه ملی پیری، بنیتز و فونتن ساراگوزا قصد دارند به کار خود در مورد بیماری پیش از بالینی AD ادامه دهند. آنها امیدوارند که تمرکز بیشتری روی میزان تأثیر تغییرات مغزی بر پیشرفت بیماری و همچنین کشف درمان های جدید مانند تحریک مغز داشته باشند که ممکن است به کند کردن آن کمک کند.

Fountain-Saragoza می‌گوید: «کار بزرگ زیادی وجود دارد که به ما کمک می‌کند تا اولین علائم و نشانه‌های بیماری آلزایمر را درک کنیم. “این حوزه کاری برای درک طیف کامل بیماری و شناسایی افرادی که ممکن است در معرض خطر ابتلا به آن باشند، مهم است.”