Optisk neuroimaging och kognition (ONAC)

Det finns flera olika typer av demens, inklusive Alzheimers sjukdom (AD) och Demens med Lewy Bodies (DLB). På grund av den överlappande symtomatologin mellan olika typer av demens och bristen på objektiva biomarkörer som för närvarande är tillgängliga för demens är frekvensen av feldiagnostik höga. Dessutom är övergången från vad som vanligtvis anses vara ett mellanstadium, kallat mild kognitiv funktionsnedsättning (MCI), till demens, inte väldefinierad. Neurovaskulär och metabolisk dysfunktion har varit starkt kopplad till neurodegeneration och demens, men en mekanistisk förståelse av detta samband har inte utvecklats fullt ut.

Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) är en icke-invasiv, icke-joniserande och bärbar neuroavbildningsteknik som använder ljus för att kvantifiera förändringar i koncentrationen av syresatt och syrefattigt hemoglobin i hjärnan. Som sådan är det ett mycket attraktivt alternativ till funktionell magnetresonanstomografi eftersom det ger tillgång till ett större antal individer, kan användas vid sängen eller i patienternas egna hem och är betydligt mindre påträngande.

För att identifiera hur hjärnans hemodynamik och metabolism förändras vid demens, kommer denna studie att använda NIRS hos 25 patienter med AD, 25 patienter med DLB, 50 patienter med MCI och 100 åldersmatchade friska kontroller. Denna studie kommer att genomföras av School of Technology och School of Clinical Medicine vid University of Cambridge.

För det första kommer utredarna att utföra flera kognitiva tester i dessa patientgrupper samtidigt som de mäter hjärnans aktivitet med hjälp av en toppmodern NIRS-enhet med dubbla våglängder och hög densitet för att kartlägga hur hjärnans hemodynamik förändras vid demens. För det andra kommer utredarna att utföra ytterligare kognitiva tester med bredbands-NIRS för att mäta hur neurometabolism förändras mellan patientgrupperna. Utredarna kommer också att relatera de optiska data till flera aspekter av kognition som dessa kognitiva tester kommer att mäta inklusive minne, uppmärksamhet och motorisk funktion. Flera frågeformulär kommer också att ges för att bedöma icke-kognitiva symtom som depression och sömnstörningar. Om deltagare i patientgrupperna inte har genomgått en magnetisk resonanstomografi (MRI) eller gjorde en för över två år sedan, kommer de också att göra en magnetisk resonanstomografi för att möjliggöra lokalisering av hjärnaktivitet, mätt av NIRS, med hänsyn till individuella skillnader i hjärnans struktur och atrofimönster.

Utredarna ska jämföra alla patientgrupper (AD, DLB, MCI) med friska kontroller för att fastställa hur hjärnans hemodynamik och metabolism förändras vid demens, samt hur detta relaterar till både beteendepoäng (insamlade under kognitiva tester) och kliniska poäng ( med hjälp av antingen data som samlats in från frågeformulär eller patientens egen kliniska historia). Genom att kombinera de två NIRS-teknikerna ska utredarna också fastställa vilken typ av samband som finns mellan blodsyresättningen i den omgivande kärlen och den intra-neuronala metaboliska aktiviteten, och hur detta samband kan förändras vid demens och mellan olika typer av demens. Dessutom ska utredarna tillämpa beräkningsmetoder, såsom maskininlärning, för att identifiera hemodynamiska och/eller metaboliska signaturer för användning som biomarkörer på kliniken.