个性化的大脑指纹可以帮助发现阿尔茨海默病的早期症状

南卡罗来纳医科大学(MUSC)的神经科学家报告说大脑的连接他们发现了患有临床前阿尔茨海默病(AD)的老年人大脑功能的微妙差异。

患有临床前AD的成年人有最早的疾病迹象，比如大脑中淀粉样β蛋白的积聚。然而，他们没有明显的认知能力下降的症状。

由Andreana Benitez博士和Stephanie Fountain-Zaragoza博士领导的研究小组使用了一本小说大脑成像分析技术构建个体化图像大脑功能．然后，他们通过基于行为的测试来评估大脑功能的细微变化和认知能力下降之间是否存在联系。这种方法可以提高研究AD临床前期的能力。

贝尼特斯说:“以前的研究没有发现临床前AD患者的脑功能和行为之间的联系。”“通过这些个性化的大脑功能地图，我们发现了这种疾病早期阶段非常微妙的认知变化的潜在原因。”

通过改进的大脑图谱检测大脑功能的细微变化

对AD临床前阶段的研究可以帮助我们了解疾病是如何开始和发展的。然而，大脑功能的早期变化非常微妙，这使得研究它们具有挑战性。在南卡罗来纳临床与转化研究所的试点项目资助下，MUSC的研究人员使用了一种新形式的大脑测绘来检测这些微妙的影响。

他们使用功能性连接体来观察大脑活动，这是一种测量不同大脑区域如何相互交流的大脑地图。Fountain-Zaragoza说，把大脑想象成一个大城市，大脑区域聚集成由高速公路连接的社区。功能性连接体就像观察整个城市的活动——每个社区发生了多少事情，以及它们之间的交通状况如何。

研究人员依靠一种更新的、高度敏感的图像分析形式来了解这些邻域在个体中的作用。开发的技术,个性化的功能connectome-was合作者刘合盛,博士学位。

传统的功能连接体使用许多人大脑的平均值作为大脑功能区域的地图。相比之下，刘的方法可以显示每个人大脑功能的独特模式。

“我们的大脑都有相同的功能部分，但它们的位置略有不同，有点像指纹，”方丹-萨拉戈萨说。“这种方法创建了个性化的大脑指纹，更准确地反映了每个人大脑中不同的功能区域。”

将大脑功能的细微变化与行为联系起来

研究人员使用这种新颖的大脑指纹技术，在149名45岁至85岁的参与者中寻找大脑功能的微妙变化，没有认知能力下降的迹象。所有参与者都接受了大脑PET扫描，并被分为两组——一组有PET扫描证据，一组没有早期淀粉样β蛋白积累。参与者还接受了核磁共振扫描，用于生成大脑指纹。

然后，研究人员测试了每组参与者在基于行为的信息处理测试中的表现。他们发现，大脑指纹的某些变化与β淀粉样蛋白积聚(或临床前AD)的参与者更差的信息处理有关。

在患有临床前AD的参与者中，那些网络间连接比正常情况下更强，或者大脑高速公路上活动过多的人，信息处理能力更差。相比之下，那些网络内连通性更高或更强的人，信息处理能力更好大脑的活动在大脑的重要区域。

Fountain-Zaragoza说:“健康的大脑通常在网络内部和网络之间保持平衡。”“我们发现，在临床前ad中，当大脑中存在淀粉样蛋白积聚时，这种平衡可能会被破坏，可能会导致信息不再被有效处理。”

这项研究教会了我们什么

这项研究表明，个性化的功能连接体可以检测到其他传统脑成像分析技术可能遗漏的大脑功能的微妙变化。

研究还表明，淀粉样蛋白β的早期阶段可能会影响大脑网络的功能，甚至在认知能力下降的症状变得明显之前。

最后，它揭示了特定大脑网络内部和之间连接的变化可能预示着信息处理的早期问题。因此，这种连通性的不平衡可能是改善AD患者预后的良好治疗靶点。

下一个步骤

随着国家衰老研究所重新拨款，贝尼特斯和Fountain-Zaragoza计划继续他们在临床前AD方面的工作。他们希望更多地关注大脑变化对疾病进展的影响程度，并探索新的治疗方法，如大脑刺激，这可能有助于减缓疾病的发展。

“有很多伟大的工作旨在帮助我们了解阿尔茨海默病的早期迹象和症状，”Fountain-Zaragoza说。“这一领域的工作对于了解这种疾病的全部谱系和确定谁可能有患病风险非常重要。”