Optisk nevroimaging og kognisjon (ONAC)

Det finnes flere forskjellige typer demens, inkludert Alzheimers sykdom (AD) og Demens med Lewy Bodies (DLB). På grunn av den overlappende symptomatologien på tvers av typer demens og mangelen på objektive biomarkører som for tiden er tilgjengelige for demens, er hyppigheten av feildiagnostisering høy. I tillegg er overgangen fra det som vanligvis antas å være et mellomstadium, kalt Mild Cognitive Impairment (MCI), til demens, ikke godt definert. Nevrovaskulær og metabolsk dysfunksjon har vært sterkt knyttet til nevrodegenerasjon og demens, men en mekanistisk forståelse av denne koblingen er ikke fullt utviklet.

Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) er en ikke-invasiv, ikke-ioniserende og bærbar nevroavbildningsteknikk som bruker lys til å kvantifisere endringer i konsentrasjonen av oksygenert og deoksygenert hemoglobin i hjernen. Som sådan er det et svært attraktivt alternativ til funksjonell magnetisk resonansavbildning da den gir tilgang til et større utvalg av individer, kan brukes ved sengen eller i pasientens egne hjem, og er betydelig mindre påtrengende.

For å identifisere hvordan hjernens hemodynamikk og metabolisme endres ved demens, vil denne studien bruke NIRS hos 25 pasienter med AD, 25 pasienter med DLB, 50 pasienter med MCI og 100 alderstilpassede friske kontroller. Denne studien vil bli utført av School of Technology og School of Clinical Medicine ved University of Cambridge.

For det første vil etterforskerne utføre flere kognitive tester i disse pasientgruppene mens de måler hjerneaktivitet ved hjelp av en toppmoderne, dual-wavelength, high-density NIRS-enhet for å kartlegge hvordan hjernens hemodynamikk endres ved demens. For det andre vil etterforskerne utføre ytterligere kognitive tester ved bruk av bredbånds-NIRS for å måle hvordan nevrometabolismen endres på tvers av pasientgruppene. Etterforskerne vil også relatere de optiske dataene til flere aspekter av kognisjon som disse kognitive testene vil måle, inkludert hukommelse, oppmerksomhet og motorisk funksjon. Det vil også bli gitt flere spørreskjemaer for å vurdere ikke-kognitive symptomer som depresjon og søvnforstyrrelser. Hvis deltakerne i pasientgruppene ikke har fått utført en magnetisk resonanstomografi (MRI), eller gjort en for over to år siden, vil de også foreta en MR-skanning for å muliggjøre lokalisering av hjerneaktivitet, målt av NIRS, som tar hensyn til individuelle forskjeller i hjernestruktur og atrofimønstre.

Etterforskerne skal sammenligne alle pasientgrupper (AD, DLB, MCI) med friske kontroller for å finne ut hvordan hjernens hemodynamikk og metabolisme endres ved demens, samt hvordan dette forholder seg til både atferdsskåre (samlet inn under kognitiv testing) og kliniske skårer ( ved å bruke enten data samlet inn fra spørreskjemaer eller pasientens egen kliniske historie). Gjennom å kombinere de to NIRS-teknikkene, skal etterforskerne også bestemme arten av forholdet mellom blodoksygeneringen i den omkringliggende vaskulaturen og den intra-neuronale metabolske aktiviteten, og hvordan dette forholdet kan endres ved demens og på tvers av ulike typer demens. I tillegg skal etterforskerne bruke beregningsmetoder, som maskinlæring, for å identifisere hemodynamiske og/eller metabolske signaturer for bruk som biomarkører i klinikken.