Vagus somatosensoriske fremkaldte potentialer og nær-infrarød spektroskopi i den tidlige diagnose af demens (Vogel)

Med den stigende levetid for vores befolkning stiger forekomsten af ​​demenssyndromer. Den hyppigste årsag til demens er Alzheimers sygdom (AD), og den kan stadig ikke helbredes. AD er således af stigende medicinsk, social og økonomisk betydning.

Intensivt videnskabeligt arbejde inden for de sidste 30 år har identificeret en række forskellige faktorer, der bidrager til patogenesen af ​​AD. Disse komplekse processer resulterer i specifikke terapeutiske muligheder, som i øjeblikket undersøges i kliniske forsøg. Uanset den overvejede risikofaktor eller den specifikke terapeutiske intervention, bør behandlingen påbegyndes så tidligt i den overdrevne prækliniske proces af AD som muligt, da det kan interferere med dannelsen af ​​amyloide plaques eller neurofibriller. Især neurobeskyttende indgreb er mere effektive, jo færre neuroner er irreversibelt beskadigede. Derfor bør en tidlig diagnose af udviklende eller begyndende AD være af yderste vigtighed. Ligeledes i lyset af de terapeutiske muligheder, der er specifikke for AD, synes dens differentialdiagnose fra andre former for demens at være vigtig.

Derfor bør en ideel undersøgelsesmetode ikke kun være let at udføre, omkostningseffektiv, gentagelig, ikke-invasiv og uden gener for patienter, men den bør især opdage tidlige sygdomsstadier, og den bør om muligt overveje udviklingen af ​​AD -specifikke ændringer. Det er klart, at dagens rutineundersøgelsesmetoder til diagnosticering af AD eller MCI, såsom magnetisk resonansbilleddannelse, cerebrospinalvæskeanalyse eller positronemissionstomografi, ikke opfylder alle disse krav. I mangel af en enkelt diagnostisk test og erkendelse af nødvendigheden af ​​at kombinere biomarkører for at øge den diagnostiske nøjagtighed er der således stadig behov for metoder, der omgår alle disse ulemper.

Da tidlige cellulære ændringer af sygdommen forventes at påvirke hjernefunktionen længe før alvorlige morfologiske ændringer opstår, bør disse ændringer primært undersøges ved hjælp af funktionel undersøgelse, som kan udføres med neurokognitive metoder såsom intensiv neuropsykologisk vurdering eller med elektrofysiologiske eller funktionelle hjernebilleddannelsesmetoder.

Neuropsykologisk vurdering Tidligere undersøgelser undersøgte den prædiktive validitet af forskellige kognitive mål for udviklingen af ​​AD såsom associativ læring, verbal flydende og konstruktiv praksis. Som sådan synes verbal og non-verbal hukommelse, visuel-rumlige og eksekutive funktioner og verbal flydende med eksekutiv komponent at være velegnede til at følge forringelsen af ​​kognition. Hos forsøgspersoner, der senere udvikler AD eller MCI sammenlignet med en sund kontrolperson, er dårligere ydeevne i episodisk hukommelse ifølge (Forsinket verbal og visuel hukommelse og associativ læring) og i semantisk verbal flydende kendt for at være karakteristisk. En udvidet neuropsykologisk testning til måling af disse kognitive processer forekommer derfor rimelig, især for at vurdere den yderligere fordel ved andre diagnostiske metoder.

Vagus somatosensory evoked potentials (VSEP) Som vi ved i dag, har AD et langt præklinisk forløb med et spredningsmønster af specifik AD-patologi såsom neurofibrillære sammenfiltringer i en ensartet rækkefølge af forudsigelige trin. Mange af disse kerner, som er tidligt involveret i AD som Locus caeruleus, parabrachial nucleus eller Raphe nucleus, deltager lige så meget i afferenserne af den X. kranienerve, Vagus-nerven. Vores laboratorium brugte en hypotesedrevet tilgang til at udvikle en metode til funktionel vurdering af Vagus-relaterede kerner i den nedre hjernestamme, hvilket resulterede i teknikken med somatosensorisk fremkaldte potentialer af Vagus-nerven (VSEP). Denne metode retter sig mod tilgængeligheden af ​​tidlige funktionelle ændringer ved fremkaldte potentialer på den ene side og den tidlige affektion af specifikke hjernestammekerner, der omfatter Vagus-afferencer i forløbet af AD på den anden side.

Metoden til VSEP drager fordel af den transkutane stimulering af den aurikulære gren af ​​Vagusnerven (ABVN). Det formodes at være den eneste sensoriske del af denne nerve, der innerverer dele af den ydre meatus akustik ved tragus. Denne kutane gren blev vist at få adgang til Vagus-afferenser via solitary tract-kernen, som også påvirkes i løbet af AD.

Teknikken til VSEP er i mellemtiden velkarakteriseret fra et metodisk synspunkt. Der er talrige fund, der tyder på, at observerede potentialer genereres på hjernestammeniveau og kan detekteres så langt feltpotentialer i hovedbunden uden nogen bivirkninger. VSEP er reproducerbare, og amplituder såvel som latenser er i intervallet af tilsvarende parametre for akustisk fremkaldte potentialer. Detaljerede undersøgelser med funktionel magnetisk billeddannelse afslørede et kortikalt aktiveringsmønster ved ABVN-stimulering, der kan sammenlignes med aktiveringsmønsteret som respons på den konventionelle invasive stimulering af Vagus-hovedgrenen. I et efterfølgende arbejde blev der påvist endog involvering af hjernestammeaktivering, der kunne relateres til stigende Vagus-nerveprojektioner.

Som sådan blev VSEP foreslået som et muligt middel til tidlig påvisning af AD og mild kognitiv svækkelse (MCI). VSEP-latenstider i begge grupper viste sig at være signifikant længere sammenlignet med raske kontroller. Der blev ikke fundet nogen forskel i VSEP-parametre hos patienter med vaskulær demens og svær depression.

Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) NIRS måler ændringer i cerebral iltning ved hjælp af nær-infrarødt lys ved hjælp af bølgelængder på 650-850 nm. Princippet om NIRS er baseret på princippet om neurovaskulær kobling, der angiver, at regional neuronal aktivering af hjernen fører til en stigning i metabolisme og iltning af hjernevæv i den region, som er ledsaget af en forhøjet regional cerebral blodgennemstrømning. Dette fører igen til en øget iltmætning med forhøjede koncentrationer af iltet hæmoglobin og formindskede koncentrationer af deoxygeneret hæmoglobin.

I de sidste år er funktionel NIRS (fNIRS) i stigende grad blevet anvendt til at måle ændringer i iltmætning af kortikale områder under en række kognitive opgaver som for eksempel verbal flydende test og dermed til at detektere specifik kortikal aktivering ikke kun i det visuelle og motoriske system, men også i kortikale områder, der er relevante for kognitive opgaver såsom præfrontal og parietal cortex, der forbliver stabile og er replikerbare. I AD er der en voksende mængde litteratur, der rapporterer om afvigende fNIRS-aktiveringsmønstre for en række forskellige opgaver. For eksempel viste unge raske forsøgspersoner et tydeligt aktiveringsmønster af den præfrontale cortex under en verbal flydende test (VFT), der viste en venstre hemisfærisk lateralisering, som faldt med alderen uden et fald i adfærdspræstation. I modsætning hertil viste forsøgspersoner med AD en dårligere adfærdspræstation og et endnu mere alvorligt fald i præfrontal aktivering samt en reduceret venstre lateralisering sammenlignet med en aldersjusteret rask kontrolgruppe. Ligeledes blev det vist, at fNIRS-aktiveringsmønsteret i frontale og parietale cortexområder hos forsøgspersoner med AD, der udfører linjeorienteringsparadigmet, er klart forskelligt fra raske kontroller.

Formålet med undersøgelsen For at opsummere er VSEP, fNIRS og neuropsykologisk vurdering i stand til at differentiere AD fra raske kontroller. Fra et teoretisk synspunkt burde disse metoder endda være velegnede som et middel til at opdage sygdommen i tidlige faser. Om de virkelig er egnede som midler til det formål, skal undersøges i den her præsenterede undersøgelse. Derfor sigtede vi på at teste den prædiktive værdi af disse metoder i den tidlige påvisning af AD. I det her præsenterede forskningsprojekt skal 600 forsøgspersoner undersøgt ved baseline ved hjælp af VSEP, fNIRS og udvidet neuropsykologisk, somatisk og laboratorieundersøgelse genbehandles 3 og 6 år senere. Hypotesen, der skal testes i denne undersøgelse, siger, at forsøgspersoner, der udvikler AD eller MCI inden for observationsperioden, viser længere VSEP-latenstider, et andet fNIRS-iltningsmønster og en lavere ydeevne i neuropsykologisk vurdering under niveauet af demens ved baseline end dem, der forbliver kognitivt stabile.