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衰老和阿尔茨海默病(AD)影响大脑网络,但两者对功能连接的区域特异性影响尚不明确,纵向研究也较少。研究人员对 PREVENT-AD 队列进行研究,发现衰老和 AD 病理对大脑功能连接影响不同。该研究为相关领域提供了重要依据。
在大脑的神秘世界里,衰老和阿尔茨海默病(AD)如同两个神秘的 “访客”,悄然改变着大脑的网络结构。情景记忆作为日常生活中至关重要的认知功能,在衰老和 AD 的进程中首当其冲受到影响。然而,目前人们对于 AD 生物标志物阴性的 “正常” 衰老和早期淀粉样蛋白(Aβ)及 tau 病理对大脑功能连接的区域特异性影响,了解得十分有限。同时,结合影像学、生物标志物和认知功能的纵向研究也极为罕见。为了揭开这些谜团,来自德国神经退行性疾病中心(DZNE)等研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究,其成果发表在《Alzheimer's Research & Therapy》上。
这项研究旨在探究衰老、Aβ 和 tau 病理、载脂蛋白 e4(APOE4)基因型与纵向记忆表现之间的关系。研究人员对 PREVENT-AD 队列中的 100 名 Aβ 和 tau 阴性的老年人(研究 “正常” 衰老)以及 70 名有纵向脑脊液(CSF)数据的老年人(研究早期 AD 病理相关功能变化)进行了评估。
在研究过程中,研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是通过腰椎穿刺收集 CSF 样本,检测其中 Aβ1-42、p-tau181及 p-tau181/Aβ1-42比值,以此评估 AD 病理;二是利用正电子发射断层扫描(PET)成像,获取 Aβ 和 tau 的相关信息;三是借助磁共振成像(MRI)技术,采集结构像和静息态功能像,并进行一系列预处理和分析,包括利用 CONN 工具 box 和 R 软件进行统计分析 。
下面来看看具体的研究结果:
- 评估 rsFC 强度和网络属性的变化:在 Aβ 和 tau 阴性的样本(样本 A)中,rsFC 在 1 年和 2 年内显著下降,涉及内侧前额叶皮质(mPFC)与后内侧皮质(PMC)、内侧颞叶(MTL)与 PMC 以及 PMC 子网内的连接。同时,样本 A 中仅全局效率这一网络属性随时间显著变化,1 年和 2 年内均下降。
- 基线年龄的影响:在样本 A 中,基线年龄对 1 年内 rsFC 的变化有显著影响,基线年龄越高,rsFC 下降越陡峭,且涉及海马旁回区域。在图分析中,基线年龄对 1 年内情景记忆网络全局效率的变化也有影响,年龄越大,全局效率下降越明显。
- AD 病理的影响:在有纵向 CSF 测量数据的样本(样本 B)中,较高的基线 p-tau181/Aβ1-42比值与前海马和上楔前叶、海马旁回皮质和上楔前叶的 rsFC 在 2 年内更陡峭的增加相关。
- 认知表现与 rsFC 的关系:两个样本的情景记忆表现(通过 RBANS 延迟记忆指数评分衡量)在 2 年内均有轻微提升。在样本 A 中,较高的基线 rsFC( retrosplenial cortex—posterior cingulate cortex)与更大的记忆提升相关;在样本 B 中,基线 rsFC(anterior hippocampus—superior precuneus)与 APOE4 基因型存在交互作用,APOE4 携带者中,较高的基线 rsFC 与较少的记忆增加相关,而非携带者中则无此效应。
综合来看,该研究发现衰老与 AD 病理对大脑功能连接的影响存在差异。在没有 AD 病理的情况下,衰老与 rsFC 强度和全局效率的下降有关,且这种下降在海马旁回区域更为明显。而较高的 AD 病理则与 MTL 和 PMC 之间 rsFC 强度的增加有关。在认知方面,较高的基线 rsFC 在没有 AD 病理的正常衰老中对情景记忆表现有益,但在 APOE4 携带者中,MTL 与 PMC 之间较高的基线 rsFC 可能对认知变化不利。这些发现为理解衰老和 AD 的神经机制提供了新的视角,有助于早期识别需要临床干预的个体,为未来针对异常功能连接过程的干预措施提供了方向。不过,研究也存在一定的局限性,如样本量有限、样本的人口统计学特征不够多样化等,未来还需要更多研究加以验证和拓展。