Шансы на раннее выявление болезней: как жизненно важная информация ускользает на подлости колейного мозга?

Тест на когнитивную гибкость выявляет тонкие признаки болезни Альцгеймера у здоровых пожилых людей.

Новое исследование, опубликованное в журнале "Alzheimer’s Research & Therapy", предполагает, что небольшие изменения в том, как мозг обрабатывает информацию, могут служить ранними предупредительными знаками болезни Альцгеймера, даже у людей, которые все еще выглядят когнитивно здоровыми. В группе пожилых афроамериканских участников без признаков деменции было установлено, что более высокие уровни биомаркеров в крови связаны как с снижением гибкости в работе областей мозга, отвечающих за память, так и с низкими результатами в задаче, измеряющей обобщение — способность применять усвоенное в новых ситуациях. Эти результаты указывают на возможность сочетания неинвазивной визуализации мозга, когнитивного тестирования и анализов крови для раннего выявления риска болезни Альцгеймера, прежде чем традиционные тесты на память обнаружат проблему.

Болезнь Альцгеймера — это прогрессирующее состояние, приводящее к гибели мозговых клеток, постепенно нарушающему память и мышление. Считается, что она начинается задолго до появления заметных симптомов, когда в области мозга, отвечающей за память, такие как медиальная височная доля, накапливаются аномальные белки, такие как бета-амилоидные бляшки и тау-когуты. Эти изменения в конечном итоге приводят к структурному повреждению, функциональным нарушениям и когнитивному упадку.

Пожилые афроамериканцы подвергаются непропорционально высокому риску развития болезни Альцгеймера, однако они по-прежнему недостаточно представлены в исследованиях и клинических испытаниях. Это недостаточное представительство частично связано с ограниченным доступом к медицинской помощи и восприятием того, что некоторые исследовательские инструменты — такие как МРТ, которые требуют радиоактивных индикаторов — слишком инвазивны. Анализы крови гораздо менее обременительны и представляют собой привлекательную альтернативу для выявления людей с риском.

«Болезнь Альцгеймера — это прогрессирующее нейродегенеративное расстройство, которое начинает влиять на мозг за годы — если не десятилетия — до появления клинических симптомов», — сказала автор исследования Мирай Будак, постдокторант Альянса по здоровью мозга и старения в Университете Рутгерса в Ньюарке.

«Нас особенно интересует выявление ранних нейронных и кровяных биомаркеров, которые могут помочь обнаружить болезнь Альцгеймера на доклинической стадии, особенно у афроамериканцев, которые находятся в группе повышенного риска, но остаются недостаточно представленными в исследованиях. Объединив новые когнитивные оценки, нейровизуализацию и кровяные биомаркеры, наше исследование предоставляет более полное понимание ранних изменений, связанных с болезнью Альцгеймера, что может способствовать профилактическим усилиям и улучшить раннее выявление.

Чтобы лучше понять ранние признаки болезни Альцгеймера в этой недостаточно представленной группе, исследователи изучили 148 афроамериканских участников старше 60 лет, у которых не было признаков деменции по стандартным тестам. Все участники имели нормальные показатели в Мини-Ментальном Тесте и не были диагностированы с нейродегенеративным заболеванием. Исследователи оценили память каждого человека, используя традиционное задание на вербальную воспроизводимось и оценили их способность к обобщению с помощью специально разработанной видео-игры.

Участники также предоставили образцы крови, которые были проанализированы на наличие трех биомаркеров, связанных с болезнью Альцгеймера: p-tau231, p-tau181 и соотношение двух форм бета-амилоида (Aβ42 и Aβ40). В течение двух недель после тестирования они прошли МРТ, чтобы исследовать, насколько гибко менялись их сети медиальной височной доли с течением времени.

Для измерения обобщения исследователи использовали компьютерную игру под названием Rutgers Acquired Equivalence Task. В этой игре участники изучают серию пар "лицо-рыба" на различных этапах и затем должны применить, что они узнали, к новым, непроверенным парам. Этот тип гибкого мышления или обобщения часто поддерживается медиальной височной долей.

В контрасте, долговременная память оценивалась с помощью более традиционного инструмента, Теста на Вербальное Учение Рея, где участников просят вспомнить список слов через задержку. Сканы мозга в состоянии покоя анализировались для измерения динамической гибкости сети в медиальной височной доле — маркера того, насколько хорошо этот регион адаптируется со временем и поддерживает обучение.

Исследователи обнаружили, что участники, которые лучше справлялись с задачей обобщения, имели большую гибкость в своих сетях медиальной височной доли. Это предполагает, что мозг, который может изменять и реорганизовывать связи, может лучше поддерживать гибкое мышление. В то же время, результаты по тесту на вербальную память не показали связи с гибкостью сети, подчеркивая возможность того, что эти задания измеряют различные когнитивные процессы.

В следующем шаге команда изучила, как биомаркеры в крови были связаны с этими когнитивными и мозговыми измерениями. Более высокие уровни плазменного p-tau231 — фрагмента белка, связанного с тау-когутами в мозге — были сильно связаны с худшими результатами обобщения и сниженной гибкостью сети в медиальной височной доле. Второй тау-маркер, p-tau181, также был связан с более низкими оценками обобщения, хотя эффект был слабее и не был связан с гибкостью сети.

«Одна из самых поразительных находок заключалась в том, что производительность по обобщению, относительно простая когнитивная способность, оцененная через видео-задание, была связана как с гибкостью сети медиальной височной доли, так и с уровнями плазменного p-tau231», — рассказала Будак PsyPost. «Это предполагает, что повседневные когнитивные процессы, такие как применение усвоенной информации к новым ситуациям, могут быть слегка затронуты у людей, подверженных риску болезни Альцгеймера, даже до появления клинических симптомов. Это также подчеркивает потенциал использования компьютеризованных когнитивных заданий для раннего скрининга».

Никакие из биомаркеров в крови не были связаны с производительностью по заданию на вербальную память и уровни бета-амилоида (по соотношению Aβ42/Aβ40) не предсказали никаких когнитивных или мозговых измерений.

В совокупности, эти результаты предполагают, что изменения, связанные с тау, особенно касающиеся p-tau231, могут мешать тому, насколько гибко функционирует система памяти и насколько хорошо люди могут применить прошлое обучение в новых условиях — задолго до того, как потеря памяти станет очевидной. Эти результаты дополняют ранние исследования, показывающие, что способность к обобщению снижается с возрастом и может быть особенно чувствительно к ранним изменениями, связанным с болезнью Альцгеймера, в мозге.

«Ключевой вывод заключается в том, что тонкие изменения в функционировании мозга и когнитивных процессах могут быть обнаружены задолго до того, как возникнут заметные проблемы с памятью», — объяснила Будак. «Мы обнаружили, что более высокие уровни плазменного p-tau231 — новый биомаркер для болезни Альцгеймера — связаны со сниженной гибкостью сети медиальной височной доли и трудностями в когнитивном обобщении (применение усвоенной информации в новых ситуациях), даже у когнитивно здоровых пожилых людей.»

«Это означает, что неинвазивные инструменты, такие как видео-игры для оценки когнитивных способностей и измерения гибкости сети на основе МРТ, могли бы дополнить биомаркеры в крови при выявлении людей с риском болезни Альцгеймера значительно ранее, чем традиционные когнитивные тесты.»

Но, как и во всех исследованиях, есть некоторые ограничения. Хотя исследование сосредоточилось на группе с высоким риском, оно не отслеживало участников с течением времени, поэтому неясно, приведут ли наблюдаемые различия в функционировании мозга и когнитивных процессах к дальнейшему упадку памяти. Долгосрочные исследования будут необходимы, чтобы определить, насколько рано проявляются эти изменения и предсказывают ли они, кто в конечном итоге разовьет болезнь Альцгеймера.

«Одним важным моментом является то, что наше исследование фокусировалось исключительно на пожилых афроамериканцах без когнитивных нарушений», — заметила Будак. «Хотя это преимущество в плане устранения различий в исследованиях по болезни Альцгеймера, будущие исследования должны рассмотреть, обобщаются ли эти результаты на другие расовые и этнические группы. Кроме того, хотя мы наблюдали значимые связи, это было перекрестное исследование, поэтому мы не можем еще определить причинность.»

«Наша долгосрочная цель — уточнить и интегрировать многомодальные биомаркеры — охватывающие когнитивные, нейровизуализационные и биомаркеры в крови — чтобы улучшить раннее выявление и стратегии вмешательства при болезни Альцгеймера, особенно в группах с повышенным риском. Мы намерены исследовать, как генетика и другие биомаркеры в крови влияют на гибкость сети MTL и когнитивные функции при доклинической стадии болезни Альцгеймера. Понимая эти ранние нейронные изменения, мы сможем разработать более эффективные и доступные инструменты скрининга для персонализированных вмешательств.

Исследование добавляет к растущему числу исследований, показывающих, что тонкие нарушения в том, как мозг обрабатывает и адаптирует информацию — особенно в медиальной височной доле — могут быть одним из самых ранних признаков болезни Альцгеймера.

«Наше исследование подчеркивает важность раннего выявления и выделяет потенциал неинвазивных методов скрининга, включая когнитивные оценки, которые не полагаются на традиционные тесты памяти», — сказала Будак. «По мере продвижения исследований по болезни Альцгеймера, интеграция биомаркеров в крови с когнитивными и инструментами на основе визуализации может предоставить более точное и комплексное представление о том, кто подвержен риску и когда следует начинать вмешательство.

Работа под названием "Повышенные уровни плазменного p-tau231 связаны с уменьшением обобщения и динамической гибкостью сети медиальной височной доли среди здоровых пожилых афроамериканцев" была написана Мирай Будак, Бернадетт А. Фаусто, Зузанной Осецкой, Мустафой Шейхом, Робертом Перна, Николасом Эштом, Кайем Бленновым, Генриком Зеттербергом, Патрисией Фицджеральд-Бокарсли и Марком А. Глаком.