单一数值脑活动评分与阿尔茨海默症病程关联的报告

引言

在老年群体中，认知能力的衰退和大脑结构的变化普遍存在，包括健康个体1-3。尤其是显性和情景记忆，作为储存、维持和提取单次事件能力的关键因素4，很容易受到老化相关的衰退影响，这种影响在阿尔茨海默症（AD）风险个体中更为明显5-8。然而，因为个体间的高度差异性9，将加速的（但仍正常的）认知衰退与临床前期AD区分开来是一个挑战。

轻度认知障碍（MCI），通常定义为可量化的认知衰退但保持日常生活中功能的正常10,11，是一种明确的AD风险状态。近期，有人将主观认知下降（SCD）定义为某种AD前期风险状态12,13。尽管与整体人口相比，患SCD和MCI的人群AD痴呆的风险增加，并非所有患有MCI者和更少的患有SCD者都会进展至痴呆，因此迫切需要确定能反映个体AD痴呆风险的生物标记物14-17。

背景与原因

目前，阿尔茨海默症脑结构的局部特征已发现了若干神经影像学生物学标记，包括减少的灰质容积18,19，海马体积20的减小，白质病灶负荷21,17以及功能磁共振成像（fMRI）等可能用于区分正常和异常神经认知老化22-25。使用后续记忆fMRI的单一数值评分，例如反映偏离（FADE评分）或与原型激活模式相似性（SAME评分）特征，可用作健康神经认知老化的影像学生物标记物。

本文旨在测试这些单一数值评分在AD及其风险状态（如MCI和SCD）中的诊断和预测能力。

论文信息

该研究结果发表于2024年由Oxford University Press 代表Brain担保方出版。此研究是开放获取的，遵循Creative Commons Attribution - NonCommercial License，即允许非商业性质的分享、传播和媒介再制，只要正确署名。

论文的作者大部分来自德国的多家研究机构，包括德国神经退行性疾病研究中心（DZNE），Bernstein Center for Computational Neuroscience、Max Planck Institute for Human Cognitive and Brain Sciences等。

研究内容

方法

该研究分析来自参与多中心DELCode研究的468名个体的后续记忆fMRI数据，包括健康对照（HC），SCD、MCI和AD痴呆患者以及AD患者一级亲属（AD-Rel）。基于参与者的整体大脑fMRI新奇性和记忆反应，计算FADE和SAME评分，并评估其与AD风险阶段、神经心理学测试评分、CSF淀粉样蛋白阳性和APOE基因型的关联。

类似于之前的研究，参与者执行了一项之前描述的记忆编码任务22，研究在横断面和纵向的认知衰退的不同阶段的差异。

具体流程及技术细节：

• 使用分布式多中心数据收集的fMRI数据。
• 偏移数据通过两种单一数值评分的方法得到，即：FADE和SAME。
• 对fMRI数据进行了预处理，以保证分析结果的科学性，包括一致的核磁采集参数，具体见本文附表。

结果

1. fMRI 结果：

发现novelty和memory对比度都受到了显著影响，主要涉及在视觉情景记忆形成过程中起到重要作用的脑区，包括海马体、前扣带皮质（precun）和颞顶交界区（TPJ）。

1. 评分差异：

   • FADE和SAME评分在不同参与者群体中表现出一定的规律性差异。
   • 对比年轻、健康老年和AD受试者时，FADE评分呈现出逐渐增高的趋势，而SAME评分则逐渐减低。这一趋势与病情发展阶段密切相关。

2. 与认知相关指标的相关性：

在控制了诊断组别的情况下，FADE和SAME评分与这些指标呈现一定相关性。例如fMRI任务中的记忆表现与两种评分都呈现显著相关性。

1. APOE 基因型的影响：

在AD亲属中，FADE和SAME评分在APOE ε4携带者之间存在显著差异。

1. 淀粉样蛋白阳性与FADE和SAME的关联：

在AD患者一级亲属与SCD受试者（与对照组中）出现FADE评分增加和值下降之间可以看到明显的关联。

结论

该研究发现，FADE和SAME评分能够一定程度上反映出疾病患病程度，并可以作为诊断与预测的潜在生物标记物。尤其是SCD或者AD患者的一级亲属之间，可以根据FADE和SAME与淀粉样蛋白阳性与APOE基因型的关联，为预测AD风险提供了全面参考。