Optische Neuroimaging und Kognition (ONAC)

Es gibt verschiedene Arten von Demenz, darunter die Alzheimer-Krankheit (AD) und die Demenz mit Lewy-Körperchen (DLB). Aufgrund der überlappenden Symptomatologie verschiedener Demenzarten und des Mangels an objektiven Biomarkern, die derzeit für Demenz verfügbar sind, sind die Fehldiagnoseraten hoch. Darüber hinaus ist der Übergang von dem, was gemeinhin als Zwischenstadium bezeichnet wird, das als leichte kognitive Beeinträchtigung (MCI) bezeichnet wird, zur Demenz nicht genau definiert. Neurovaskuläre und metabolische Dysfunktionen wurden stark mit Neurodegeneration und Demenz in Verbindung gebracht, jedoch ist ein mechanistisches Verständnis dieser Verbindung noch nicht vollständig entwickelt.

Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIRS) ist eine nicht-invasive, nicht-ionisierende und tragbare Neuroimaging-Technik, die Licht verwendet, um Änderungen in der Konzentration von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Hämoglobin im Gehirn zu quantifizieren. Als solches ist es eine äußerst attraktive Alternative zur funktionellen Magnetresonanztomographie, da es den Zugang zu einer größeren Vielfalt von Personen ermöglicht, am Bett oder in den eigenen vier Wänden des Patienten verwendet werden kann und deutlich weniger aufdringlich ist.

Um zu ermitteln, wie sich die Hämodynamik und der Stoffwechsel des Gehirns bei Demenz verändern, wird in dieser Studie NIRS bei 25 Patienten mit AD, 25 Patienten mit DLB, 50 Patienten mit MCI und 100 gesunden Kontrollpersonen gleichen Alters eingesetzt. Diese Studie wird von der School of Technology und der School of Clinical Medicine der University of Cambridge durchgeführt.

Zunächst werden die Forscher bei diesen Patientengruppen mehrere kognitive Tests durchführen und gleichzeitig die Gehirnaktivität mit einem hochmodernen NIRS-Gerät mit zwei Wellenlängen und hoher Dichte messen, um abzubilden, wie sich die Hämodynamik des Gehirns bei Demenz verändert. Zweitens werden die Forscher weitere kognitive Tests mit Breitband-NIRS durchführen, um zu messen, wie sich der Neurometabolismus in den Patientengruppen verändert. Die Ermittler werden die optischen Daten auch mit mehreren Facetten der Wahrnehmung in Beziehung setzen, die diese kognitiven Tests messen werden, einschließlich Gedächtnis, Aufmerksamkeit und Motorik. Es werden auch mehrere Fragebögen durchgeführt, um nicht-kognitive Symptome wie Depressionen und Schlafstörungen zu bewerten. Wenn die Teilnehmer in den Patientengruppen noch keine Magnetresonanztomographie (MRT) hatten oder vor mehr als zwei Jahren eine gemacht haben, werden sie auch eine MRT-Untersuchung durchführen, um die Lokalisierung der Gehirnaktivität zu ermöglichen, die durch NIRS gemessen wird, wobei individuelle Unterschiede berücksichtigt werden Gehirnstruktur und Atrophiemuster.

Die Prüfärzte müssen alle Patientengruppen (AD, DLB, MCI) mit gesunden Kontrollpersonen vergleichen, um festzustellen, wie die Hämodynamik und der Stoffwechsel des Gehirns bei Demenz verändert sind und wie sich dies sowohl auf Verhaltenswerte (während kognitiver Tests erhoben) als auch auf klinische Werte bezieht ( entweder unter Verwendung von Daten aus Fragebögen oder der eigenen Krankengeschichte des Patienten). Durch die Kombination der beiden NIRS-Techniken sollen die Forscher auch die Art der Beziehung zwischen der Sauerstoffversorgung des Blutes in den umgebenden Gefäßen und der intraneuronalen Stoffwechselaktivität bestimmen und wie diese Beziehung bei Demenz und über verschiedene Arten von Demenz verändert sein kann. Darüber hinaus wenden die Prüfärzte Computermethoden wie maschinelles Lernen an, um hämodynamische und/oder metabolische Signaturen zur Verwendung als Biomarker in der Klinik zu identifizieren.