Асоциации между способностите за изпълнителни функции, свободната вода и микроструктурата на бялото вещество в ранна старост, част 1

РЕЗЮМЕ

Заден план:

Проучванията са изследвали микроструктурата на бялото вещество относно когнитивните увреждания в края на живота, с мерки за фракционна анизотропия (FA) и средна дифузивност (MD), за които се смята, че улавят демиелинизацията и разграждането на аксона.

Когнитивното увреждане в късна възраст е симптом, при който паметта на хората постепенно намалява и мисловните им способности стават бавни с напредване на възрастта. Въпреки че това е често срещано явление сред по-възрастните хора, когнитивното увреждане е много по-рядко срещано сред хората, които са добри в поддържането на положително отношение.

Различни проучвания са установили, че поддържането на физическо и психическо здраве е много полезно за предотвратяване и облекчаване на когнитивните увреждания в по-късен живот. По-конкретно, следните точки са много важни:

Първо, пазете се здрави. Физическата активност и упражненията не само могат да направят тялото функциониращо по-здравословно, но по-важното е, че имат голям защитен ефект върху когнитивните способности на мозъка. Следователно умерените упражнения и физическата активност могат да помогнат на хората да поддържат умствена яснота и физическо здраве в по-късните си години и да предотвратят когнитивно увреждане, преди то да е настъпило.

Второ, приемете положително отношение. Оплакването и негативните мисли несъмнено вредят на физическото и психическото здраве. Обратно, положителната нагласа и оптимизъм могат значително да намалят риска от когнитивно увреждане. Поради това се препоръчва хората в по-късните си години да участват в повече социални дейности, за да поддържат мисленето си активно, а също така могат да научат някои нови умения, за да подобрят когнитивното си ниво, като език, музика и др.

Трето, диетата трябва да е здравословна. За възрастните хора диетичното хранене също е изключително важно. Фокусирането върху диета с ниско съдържание на мазнини, ниско съдържание на захар, ниско съдържание на сол и високо съдържание на протеини и консумацията на диета, която съдържа както плодове, така и зеленчуци и пълнозърнести храни, може да защити здравето на тялото и мозъка и да намали увреждането на когнитивните способности, причинено по болест.

И накрая, трябва да сме наясно, че когнитивното увреждане в края на живота е заболяване, което може да бъде предотвратено чрез самопромяна и самоконтрол. Чрез горните методи и корекции в живота хората в по-късните си години могат по-добре да получат щастие от живота и да намалят риска от когнитивно увреждане. Вижда се, че трябва да подобрим паметта и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola е традиционен китайски лекарствен материал, който има много уникални ефекти, един от които е да подобрява паметта. Ефикасността на мляното месо идва от различните активни съставки, които съдържа, включително киселина, полизахариди, флавоноиди и др. Тези съставки могат да насърчат здравето на мозъка по различни начини.

Щракнете върху познайте 10 начина за подобряване на паметта

Въпреки това, новите методи за последваща обработка позволяват изолирането на свободна вода (FW), която улавя приноса на извънклетъчната течност, като атрофия и невровъзпаление, от тъканни компоненти.

FW изглежда също така има голямо значение за когнитивните увреждания в края на живота. Тук ние оценихме дали областите на изпълнителните функции, свързани с FW, и FA и MD, коригирани за FW (FAFWcorr и MDFWcorr).

Метод:

Изследвахме 489 мъже без дементация във Виетнамското изследване на близнаците за стареене (VETSA) на средна възраст 68 години. Два латентни фактора, обхващащи „обща изпълнителна функция“ и „специфични за работната памет“ процеси бяха оценени въз основа на 6 задачи.

Анализите са фокусирани върху 11 кортикални тракта на бялото вещество в три показателя: FW, FAFWcorr и MDFWcorr.

Резултати:

По-добрата „обща изпълнителна функция“ се свързва с по-ниска FW в 9 от 11-те тракта. Няма значими асоциации с вътреклетъчните показатели след корекция на честотата на фалшиво откриване. Появяват се и ефекти, предизвикани от индивиди с MCI (13,7% от извадката).

Специфичните за работната памет задачи показват някои асоциации с FAFWcorr, включително триъгълната част на долния фронтален гирус. Няма доказателства, че когнитивният резерв (т.е. общата когнитивна способност, оценена в ранна зряла възраст) модерира тези връзки между изпълнителната функция и FW или FA.'

Дискусия:

Способностите за изпълнителна функция в ранна старост са свързани предимно с извънклетъчната течност (FW), за разлика от бялото вещество (FAFWcorr или MDFWcorr). Анализите на умереността предполагат, че когнитивният резерв не играе важна роля в тези асоциации, поне в тази извадка от мъже без деменция.

1. Въведение

Изпълнителните функции (EF) са когнитивни контролни способности, които регулират мисълта и действието (Friedman and Miyake, 2017; Miyake and Friedman, 2012). EFs са едни от първите когнитивни способности, които намаляват при стареене, като кортикалното изтъняване възниква в свързаните с тях мозъчни региони (Bakkour, Morris, Wolk, & Dickerson, 2013; Buckner, 2004; Fjell et al., 2009; Huizinga, Dolan, & ван дер Молен, 2006).

Дефицитът на EF също е изявен в ранните стадии на болестта на Алцхаймер и лекото когнитивно увреждане (MCI; Baudic et al., 2006; Junquera et al., 2020; Kirova, Bays, & Lagalwar, 2015; Ramanan et al., 2017), което прави тяхното изследване е изключително важно по отношение на когнитивното стареене. Въпреки това, многостранната природа на EFs възпрепятства разбирането ни за техните асоциации с мозъчната структура.

Целта на това проучване беше да се хвърли светлина върху невралните субстрати на EF в ранна старост (средна възраст 68) чрез изследване на асоциациите с микроструктурата на бялото вещество, като същевременно се отчита свободната вода (FW), извънклетъчна течност, която може да бъде изолирана от тъканни коментари в мерки за фракционни анизотропия (FA) и средна дифузивност (MD) с помощта на техники за последваща обработка (Pasternak et al., 2009).

Освен това, за да подобрим нашето разбиране за възможната роля на когнитивния резерв в тези асоциации, ние оценихме дали тези асоциации се модерират от общата когнитивна способност, измерена в млада възраст (средна възраст 20).

2. Рамка на изпълнителната функция

EFs улавят хетерогенен набор от процеси, като мерките обикновено включват тестове за преобладаващо инхибиране на реакцията, актуализиране на работната памет и/или изместване на набора от задачи (Miyake and Friedman, 2012; Miyakeet al., 2000).

Тези процеси на EF са умерено до силно свързани помежду си, особено на ниво латентен конструкт (Friedmanet al., 2008; Gustavson et al., 2018b; Miyake et al., 2000; Vaughan & Giovanello, 2010).

Силно влиятелен модел – моделът на единство/многообразие – подчерта тази обща вариация в множество поддомейни на EF и я моделира като латентен фактор „Общ EF“ (Friedmanet al., 2008; Gustavson et al., 2018b; Miyake and Friedman, 2012 ).

Общата вариация, отразена в Common EF, представлява способностите за управление на целите, необходими за иницииране на задача и преследване на целенасочени действия в лицето на други разсейвания (Friedman and Miyake, 2017; Miyake and Friedman, 2012) и този модел демонстрира добро вписване в подредбата на проби през целия живот (Engelhardt et al., 2015; Freis et al., 2021; Friedman et al., 2016; Gustavson et al., 2018a).

В зависимост от наличието на данни, други фактори са подходящи за улавяне на вариация, специфична за един EF поддомейн, а не за останалите (напр. вариация, специфична за работната памет).

Специфичната за работната памет вариация е от особен интерес, тъй като се предполага, че отразява стробиране в базалните ганглии (Friedman and Miyake, 2017), но също така е силно генетично свързана с интелекта (Friedman et al., 2008; Gustavsonet al., 2022a), което предполага, че неговите невронни корелати могат да бъдат разпределени в мозъка.

В анализираната тук извадка от Виетнамското близначно изследване на стареенето (VETSA), нашият модел на EF включва общи EF и специфични за работната памет фактори, като и двата демонстрират силна стабилност в средната възраст (Gustavson et al., 2018a).

Надлъжният спад в общия фактор EF през първите три вълни на VETSA (средна възраст 56 до 68) също е свързан с по-високи генетични рискови резултати за болестта на Алцхаймер (Gustavson et al., 2022b) и по-голямо самоотчитано субективно когнитивно намаляване в същия прозорец (Gustavson et al. др., 2021).

Тези открития подчертават значението на изучаването на невронните корелати на EF по време на прехода от късна средна възраст към ранна старост.

3. Измерване на микроструктурата на бялото вещество

Най-честите показатели за оценка на микроструктурата на бялото вещество в изследванията на когнитивното стареене са FA и MD.

FA определя количествено насочената дифузия в рамките на даден воксел (с по-висока FA, съответстваща на по-силна насоченост) и се смята, че представлява плътността и кохерентността на областите на бялото вещество.

MD представлява средната дифузия на водните молекули в рамките на воксел независимо от посоката и може да отразява намаляване на невропила или увеличаване на гръбначно-мозъчната течност (Alexander, Lee, Lazar, & Field, 2007; Clark et al., 2011; Selemon & Goldman-Rakic ,1999). Обикновено по-добрата когнитивна функция се свързва с по-висока FA и по-ниска MD (Bennett and Madden, 2014; Charlton et al., 2006; Mabbott et al., 2006).

Свързаните с възрастта тенденции показват, че FA се увеличава през ранна зряла възраст, преди да намалее през останалата част от живота (Westlye et al., 2010), като MD показва обратния модел (намалява през ранна зряла възраст, преди да се увеличи по-късно в живота).

По този начин се смята, че намалената FA при по-възрастните популации е свързана с аксонална деградация и демиелинизация (Beaulieu, 2002) и с когнитивен спад при нормално стареене и AD (Bozzali et al., 2012; Cremerset al., 2016; Kennedy and Raz, 2009; Mielke и др., 2012).

За разлика от това, повишеното MD при нормално стареене и AD може да отразява намаляване на невропилора и увеличенията на цереброспиналната течност (Alexander et al., 2007; Clark et al., 2011; Selemon & Goldman-Rakic, 1999).

Важно е, че новите техники за последваща обработка сега позволяват изолирането на извънклетъчната течност (FW) от тъканните компоненти на микроструктурата на бялото вещество (Pasternak et al., 2009).

Такива мерки дават FA и MD мерки, които са коригирани за FW и следователно са фокусирани върху вътреклетъчната дифузия (по-нататък FAFWcorr и MDFWcorr). Освен това FW може да е полезен, тъй като е свързан с обективни когнитивни оценки и когнитивна промяна (Archer et al., 2020), самовъзприемане на когнитивен спад (Archer et al., 2021) и е повишен при MCI и AD (Maier-Hein et al., 2015) дори след коригиране на хиперинтензитета на бялото вещество (Dumontet al., 2019).

Освен това, такива когнитивни мерки не изглеждат свързани с мерките FAFWcorr и MDFWcorr (Archer et al., 2020), като по този начин се повишава възможността по-ранните констатации за FA и MD да са били управлявани от FW. Смята се, че измерванията на FW представляват комбинация от FW в извънклетъчното пространство и замърсяване на FW от цереброспинална течност в съседни воксели.

Повишената FW може също да показва невровъзпаление, атрофия или разпадане на миелиновите клетъчни мембрани (Dumont et al., 2019; Gullett et al., 2020; Pasternak, Shenton, & Westin, 2012). Следователно тяхното продължаващо изследване на когнитивните способности в средна възраст и ранна старост ще помогне да се хвърли светлина върху неврокогнитивните промени и риска от AD.

4. Изпълнителна функция и микроструктура на бялото вещество

В едно от малкото проучвания на по-млади възрастни за изследване на микроструктурата на бялото вещество с помощта на общ EF фактор, индивидуалните различия в Common EF са свързани с по-голяма FA в десния горен надлъжен фасцикулус (SLF). Те оставиха предно таламично излъчване (Smolker, Friedman, Hewitt, & Banich, 2018). Специфичността за актуализиране на работната памет не е свързана с мерки за микроструктура на бялото вещество, а специфичната способност за преместване е свързана с MD в целия мозък. Въпреки това, както е отбелязано по-горе, не е ясно дали констатациите от мерките на FA и MD в тази по-ранна работа могат да бъдат управлявани от FW.

Проучванията на проби от по-възрастни възрастни, които са изследвали асоциациите между EFs и FW, имат относително високи дялове на индивиди с MCI или деменция и се фокусират върху съставните резултати на EF, които хвърлят светлина върху общи, но не и специфични аспекти на EF (Archer et al., 2020; Ji et al. ,2017; Maillard et al., 2019).

Например, в проучване на 319 по-възрастни (M=72–73 години; 49% MCI), EF се свързва с по-ниска FW в множество кортикални трактове на бялото вещество, включително fornix, inferior longitudinal fasciculus, tapetum, uncinate fasciculus, & пакет cingulum, но не е свързан с FAFWcorr в същите тези трактати (Archer et al., 2020).

Another study (M = 78 years; >50 % MCI или деменция) показаха, че изходните нива на глобалната FW са свързани с напречни и надлъжни промени в EF и епизодичната памет, но че FAFWcorr и MDFWcorr не са свързани с EF или памет (Maillard et al., 2019).

И накрая, при пациенти с AD, FW се свързва с EFs в почти всички области на бялото вещество, както и с по-ниска FA в двустранните фронтални, париетални и окципитални влакна (Ji et al., 2017).

Тези констатации подчертават значението на директното моделиране на FW изследвания на EF, тъй като общата EF може да бъде свързана предимно с извънклетъчната течност (т.е. FW), а не с вътреклетъчната микроструктура на бялото вещество (т.е. FA и MD), като асоциациите с FA се наблюдават само при пациенти с деменция.

Мерките за извънклетъчна дифузия може да са по-чувствителни към фините разлики в структурната цялост в сравнение с вътреклетъчните мерки, следователно FW представлява особено подходяща мярка за оценка на здравето на мозъка в ранна старост.

Освен това, тъй като проучванията са фокусирани върху съставни мерки, те не са изследвали дали тези асоциации с FW се наблюдават за CommonEF спрямо други специфични компоненти на EF (напр. специфични за работната памет).

For more information:1950477648nn@gamil.com