Асоцијације између способности извршне функције, слободне воде и микроструктуре беле материје у раној старости, 3. део

7.1. Асоцијације између извршне функције и микроструктуре беле материје

Асоцијације између фактора ЕФ и мера микроструктуре ФВ и беле материје приказане су у табели 2. Одговарајуће асоцијације између свих коваријати и мера микроструктуре ФВ и беле материје из ових модела приказане су у табели 3.

Последњих година бројна истраживања су показала да постоји блиска веза између људске меморије и микроструктуре беле материје мозга. Бела материја се састоји од многих нервних влакана и њиховог потпорног ткива, а њена функција је да повезује различите области мозга са нервним влакнима. За учење и памћење људског мозга, здрава и потпуна неуронска мрежа беле материје је кључна.

Нездраво стање микроструктуре беле материје може допринети деградацији памћења и когнитивном опадању. Студије су показале да је дегенерација беле материје такође један од суштинских узрока неуродегенеративних болести као што је Алцхајмерова болест. Ова дегенерација може довести до оштећења и губитка веза у нервним влакнима, што утиче на пренос информација у различитим деловима мозга, погоршавајући пад когнитивних функција и губитак памћења.

Међутим, постоје и студије које показују да људи могу да одрже здравље своје беле материје и да одрже добро памћење и когнитивне способности побољшавајући свој начин живота и навике понашања. На пример, добра исхрана и адекватан сан могу обезбедити енергију потребну мозгу и протеине потребне за поправку ћелија; редовно вежбање може стимулисати стварање неурона и неурома; учење новог знања, вежбање памћења и размишљање могу стимулисати и одржавати нервна влакна. Повезивање; остати друштвено ангажован може побољшати когнитивну активност мозга и ментално здравље.

Поред тога, континуирани напредак данашње медицинске технологије, као што је неуроимагинг технологија, може помоћи лекарима да посматрају микроструктуру беле материје пацијената ради раног откривања и лечења неких болести и симптома повезаних са дегенерацијом беле материје.

Стога је одржавање микроструктуре беле материје кључно за одржавање здравља мозга и памћења. Људи могу континуирано да побољшавају своје здравље кроз добре животне навике и медицинску технологију како би одржали здраву и потпуну неуронску мрежу беле материје, чинећи себе паметнијим, креативнијим и енергичнијим. Види се да треба побољшати своје памћење. Цистанцхе десертицола може значајно побољшати памћење јер је цистанцхе десертицола традиционални кинески медицински материјал са многим јединственим ефектима, од којих је једно побољшање памћења. Ефикасност млевеног меса потиче од различитих активних састојака које садржи, укључујући киселину, полисахариде, флавоноиде, итд. Ови састојци могу да унапреде здравље мозга на различите начине.

Кликните на сазнајте начине за побољшање функције мозга

Анализе су спроведене одвојено за сваки тракт и сваку метрику (ФВ, ФАФВцорр и МДФВцорр), али су везе између било које дате метрике и фактора заједничког ЕФ-а и специфичног за радну меморију процењене у оквиру истог модела.

ФДР корекције у табели 2 су засноване на свим п-вредностима само из те колоне (нпр. у свим асоцијацијама између заједничког фактора ЕФ и ФВ метрике, са одвојеним ФДР корекцијама за ФАФВцорр и МДФВцорр; 3 додатна сета ФДР корекција су испитана на повезаност између радних Мемори-Специфиц андФВ, ФАФВцорр и МДФВцорр). Пример ових анализа је приказан на слици 3 (за ФВ у свим трактама).

Заједнички фактор ЕФ је био повезан са ФВ у 9 од 11 тракта беле материје (и мера 'сви трактови'). У свим случајевима, више ФВ је одговарало нижој Цоммон ЕФ способности (опсег од=-0.15 до -0.26). Заједнички ЕФ није био повезан са ФАФВцорр или МДФВцорр ни у једном од трактата. Фактор специфичан за радну меморију био је повезан са већом ФАФВцорр у ИФГ Триангуларис (= 0.21), али не и са било којом другом метриком микроструктуре ФВ или беле материје након ФДР корекције.

Анализе након искључивања појединаца са МЦИ приказане су у табели 4. За Уобичајени ЕФ и ФВ, негативне асоцијације су биле безначајне након ФДР корекције, иако су значајне асоцијације примећене за 2 од 11 тракта беле материје на основу некоригованих п-вредности (цингулум и уницинатни фасцикулус). Асоцијације са преосталим трактовима су ослабљене за приближно половину (опсег=-0.09 до -0.15). За фактор специфичан за радну меморију, повезаност са ФА у ИФГ Триангуларис је остала значајна чак и након корекције ФДР-а (= 0.25). Поред тога, примећене су значајне повезаности за ФА у инфериорном уздужном фасцикулусу и горњем лонгитудиналфасцикулусу (= 0,26 и 0,28, респективно).

7.2. Интеракције између когнитивне резерве и микроструктуре беле материје

Следеће, у целом узорку (тј. укључујући појединце са МЦИ и онима који недостају МЦИ дијагнозе), поновили смо исти сет анализа након што смо додали општу когнитивну способност узраста 20 година и њену интеракцију са релевантном мером беле материје у регресијски модел. Спровели смо само анализе умерености за мере беле материје које су значајно повезане са факторима ЕФ у примарним анализама (тј. Уобичајени ЕФ и ФВ у 9 тракта и мера 'сви трактати', специфична радна меморија и ФАФВцорр само у тракту ИФГ Триангуларис).

Results are displayed in Table 5. Although AFQT scores were strongly predictive of Common EF (βs = 0.41 to 0.64), they did not moderate any of the associations between the EF factors and FW described above (all uncorrected ps >{{0}}.243, ФДР-кориговани пс > 0,782). Коначно, спровели смо анализе осетљивости користећи дихотомни резултат за когнитивну резерву (тј. груписање субјеката изнад или испод средње вредности), што такође није открило никакве доказе да је когнитивна резерва модерирала повезаност између фактора ЕФ и ФВ или ФА (види додатну табелу С3).

8. Дискусија

Циљ студије је био да се боље разумеју везе између ЕФ способности и микроструктуре беле материје код старијих особа. Резултати су показали да су ЕФ способности (посебно заједнички фактор ЕФ који обухвата перформансе у 6 задатака) биле повезане са ФВ у скоро свим кортикалним трактовима који су овде испитани, али не и са ФАФВцорр илиМДФВцорр. Већа уобичајена ЕФ способност је била повезана са мањим ФВ. Ови налази одражавају повезаност са годинама, која је била повезана са слободном водом у свим кортикалним трактовима, али само са ФАФВцорр или МДФВцорр у неким трактовима.

Ови резултати су у складу са две недавне студије које су сугерисале да су ЕФ повезани са ФВ (али не и ФАФВцорр или МДФВцорр) у узорцима старијих одраслих особа (Арцхер ет ал., 2020; Маиллард ет ал., 2019). Ове претходне студије су се фокусирале на узорке са високом стопом МЦИ (~50 %) и наша студија проширује ове налазе на нешто млађи узорак са знатно нижом преваленцијом МЦИ. Важно је да након искључивања појединаца са МЦИ (13,7% узорка), горе описане везе између уобичајеног ЕФ и ФВ нису биле значајне, што сугерише да појединци са МЦИ могу покретати многе од уочених ФВ асоцијација, иако је било неких доказа да је Уобичајени ЕФ остао повезан са ФВ у цингулуму и унцинату (на основу сирових вредности). Дакле, широко распрострањене везе између уобичајеног ЕФ и ФВ могу се првенствено приметити у узорцима са неким случајевима МЦИ/АД.

Друго објашњење за недостатак значаја многих тракта након искључивања случајева МЦИ је смањена снага у мањем когнитивно нормалном узорку (са ограниченим распоном резултата). Међутим, везе између уобичајеног ЕФ и ФВ биле су отприлике упола мање него када су биле укључене учеснике са МЦИ (табела 2 наспрам табеле 4), што сугерише да разлике нису једноставно последица смањења величине узорка. Дакле, ЕФ је можда скромно повезан са ФВ код когнитивно нормалних појединаца, са асоцијацијама које су потенцијално уочене за фронтално повезане тракте (нпр. теунцинат и цингулум) у нормалном старењу. Ово је у складу са идејом да ФВ метрика првенствено обухвата неуродегенерацију (Пастернакет ал., 2012), при чему индивидуалне разлике у ФВ нису снажно повезане са когнитивним способностима све док се не догоди нека неуродегенерација.

Још једна недавна студија когнитивно нормалних старијих одраслих особа открила је сличне негативне асоцијације између ФВ и когниције флуида (која је укључивала вишеструке ЕФ задатке) у неким, али не свим, трактовима беле материје (укључујући цингулум и СЛФ) и ниједну повезаност са ФАФВцорр у било ком од кандидата ( Гулетт ет ал., 2020). Стога, везе између уобичајеног ЕФ и ФВ могу бити релативно ограничене на одређене регионе мозга у одраслом добу и нормалном старењу, али се повећавају са годинама и/или раном АД патологијом. У оба случаја, асоцијације се појављују јединствено за ФВ, а не за ФАФВцорр или МДФВцорр метрику.

Пошто је ово била једна од првих студија која је испитивала ове асоцијације на нивоу латентних фактора, такође смо били у могућности да испитамо асоцијације између варијансе јединствене за задатке радне меморије који нису већ обухваћени Цоммон ЕФ (тј. фактором специфичном за радну меморију). Резултати у целом узорку (укључујући појединце са МЦИ) били су у складу са ранијом студијом млађих одраслих особа у којој специфична способност ажурирања радне меморије није била повезана са микроструктуром беле материје (Смолкер ет ал., 2018), иако ФА и МД метрика није коригована за ФВ у овој претходној студији. Међутим, фактор специфичности радне меморије је био повезан са ФАФВцорр у ИФГ-Триангуларис у примарној анализи (укључујући учеснике са МЦИ) и са ФАФВцорр у три тракта (ИФГ-Триангуларис, инфериорни и супериорни лонгитудиналфасцицулус) након искључивања учесника са МЦИ.

Биће важно даље испитати ове нове асоцијације са специфичном радном меморијом да бисмо разумели ове позитивне асоцијације са ФАФВцорр, укључујући и зашто су неке асоцијације примећене само код когнитивно нормалних субјеката. Важно је да је било мало доказа о разликама на нивоу групе у ФАФВцорр код когнитивно нормалних и МЦИ субјеката (видети Табелу С3), што сугерише да недостатак повезаности у пуном узорку није био изазван МЦИ субјектима са нижим ФАФВцорр. Уместо тога, индивидуалне разлике обухваћене микроструктурним мерама могу бити суптилније и расветлити индивидуалну варијабилност у нормалном старењу. То јест, док ФВ метрике обухватају неуродегенерацију или деградацију аксона (и стога се односе на когнитивне способности након што је наступила нека атрофија), микроструктурне мере могу реците нам више о нормалној функцији и/или може бити од користи у предиктивним студијама. Ово би било у складу са претходним радом који је показао да је ФВ снажно повезан са неуродегенерацијом (нпр. запремином хипокампуса), али је ФАФВцорр у форниксу интераговао са запремином хипокампуса да би предвидео будући пад извршне функције (Арцхер ет ал., 2020).

Без обзира на то, ови налази наглашавају важност разматрања улоге МЦИ у овим асоцијацијама и одвојене процене когнитивних корелата микроструктуре беле материје код когнитивно нормалних појединаца. Штавише, пошто су ранији радови сугерисали да операције специфичне за радну меморију могу бити више повезане са субкортикалним регионима мозга, као што је ротирање у базалним ганглијама (Фриедман и Мииаке, 2017), биће занимљиво даље испитати ове асоцијације са ФВ и белом материјом у другим трактовима. изван оних кортикалних путева који су овде испитани.

Други циљ студије био је да се испита да ли индикатор когнитивне резерве (општа когнитивна способност од 20 година) умањује повезаност између ЕФ и микроструктуре беле материје. На пример, ранији рад у овом узорку ВЕТСА показао је да су особе са ниском општом когнитивном способношћу у доби од 20 година показале јачу повезаност између запремине хипокампуса и памћења у средњој доби од 56 година (Вуоксимаает ал., 2013). Садашњи резултати нису указали на доказе за такве интеракције за Цоммон ЕФ. Ублажавајући ефекти когнитивне резерве могу бити очигледни само у контексту патологије повезане са болешћу или узрастом. Иако је ФВ у свим трактовима значајно повезан са узрастом, природа попречног пресека ове студије отежава утврђивање да ли ова повезаност одражава неуропатологију повезану са узрастом или уместо тога одражава постојеће индивидуалне разлике или друге факторе осим неуропатологије везане за узраст. Заиста, абнормалности беле материје су примећене у таласу 2 ВЕТСА (средња старост 62) (ФеннемаНотестине ет ал., 2016; Сандерсон-Цимино ет ал., 2021), што сугерише да је нека патологија била присутна код барем неких субјеката, али је ипак значајна интеракција са 20 година когнитивна способност није примећена. Алтернативно, или додатно, модерација ФАФВцорр и МДФВцорр когнитивном резервом може бити могућа у узорцима са већим стопама оштећења (МЦИ илиАД), пошто се ЕФ чини више повезаним са овим мерама код пацијената са АД (Јиет ал., 2017).

Док су се везе између фактора ЕФ и ФВ разликовале након уклањања МЦИ субјеката из ових анализа (тј. Табела 2 наспрам Табеле 4), није било групних разлика између МЦИ и когнитивно нормалних субјеката на нашем индексу когнитивне резерве младих одраслих (п =. 263). Чињеница да су наши МЦИ субјекти имали упоредиве нивое когнитивне резерве младих одраслих особа са когнитивно нормалним субјектима, али изгледа да показују много јачу повезаност између уобичајеног ЕФ и ФВ, додаје даљу подршку идеји да се везе између ЕФ и ФВ разликују у нормалном наспрам патолошког старења. Стога би могло бити интересантно испитати модерирајуће ефекте когнитивне резерве само у узорцима МЦИ случајева, иако ће то бити неопходно урадити на узорку са већим бројем испитаника МЦИ.

8.1. Предности и слабости
Свеобухватна процена ЕФ у ВЕТСА омогућила је испитивање повезаности између ЕФ и микроструктуре беле материје користећи приступ латентне варијабли који је изоловао уобичајену варијансу ЕФ од варијансе специфичне за радну меморију у време ране старости када је већина појединаца била когнитивно нормална. Ова студија такође представља једно од првих испитивања улоге когнитивне резерве у овим удружењима. Неке слабости студије укључују чињеницу да су сви учесници мушкарци, а велика већина нису Хиспаноамериканци и белци. Биће важно проценити ове асоцијације у разноврснијим узорцима.

Поред тога, користили смо успостављене шаблоне тракта беле материје (Арцхер, Ваилланцоурт, & Цоомбес, 2018) и недавно доступан атлас тракта беле материје који обезбеђује јаку покривеност мозга, реплицирајући претходне асоцијације између ЕФ и ФВ код старијих особа (Арцхер ет ал., 2020. ). Док су наши резултати показали конзистентне везе између Цоммон ЕФ фактора и екстрацелуларних (ФВ), али не и интрацелуларних метрика (ФАФВцорр и МДФВцорр), још увек је нејасно који специфични ћелијски процеси доприносе свакој варијабли. Боље разумевање когнитивних корелата ФВ, ФАФВцорр и МДФВцорр ће помоћи да се расветли природа ових мера и њихова улога као предиктора и индикатора старења, али су такође потребне додатне студије да се квантификује шта доводи до индивидуалних разлика у овим мерама.

Коначно, ова студија је пресечна и не може говорити о томе да ли ове асоцијације одражавају већ постојеће везе између заједничког ЕФ и ФВ, или су ови ефекти специфични за старење. Налази из једне постојеће студије сугеришу да су основни нивои ФВ такође повезани са лонгитудиналним променама ЕФ, иако је овај узорак био око 10 година старији од садашњег узорка и већини појединаца је дијагностикован МЦИ или деменција (Маиллард ет ал., 2019). У нашој студији, старост је доследно повезана са свим мерама слободне воде (и неким мерама беле материје), што сугерише да су мере слободне воде које се овде испитују осетљиве на старост. Корелације са годинама могу бити релативно ниске процене с обзиром на уски распон старости нашег узорка (~10 година). У сваком случају, биће неопходно испитати ове асоцијације у раном одраслом и средњем добу да би се утврдило да ли везе између ФВ и ЕФ одражавају промене у ЕФ које се односе на узраст или можда објашњавају индивидуалне разлике у ЕФ током животног века.

8.2. Завршне напомене

ЕФ су комплексне способности когнитивне контроле које су веома релевантне за прехрањивање. Ова студија баца светло на неуронске основе уобичајених и специфичних компоненти ЕФ показујући да су мере ФВ у многим кортикалним трактовима беле материје повезане са индивидуалним разликама у заједничким способностима ЕФ. Насупрот томе, способности специфичне за радну меморију биле су повезане са ФАФВцорр-ом, али тек након искључивања појединаца са МЦИ из анализа. Повезаност између уобичајене ЕФ способности и ФВ није модерирана когнитивном резервом у тренутној истрази, али ће бити важно размотрити да ли ови фактори могу снажније допринијети повезаности између ЕФ и бијеле твари у каснијим фазама старења или прогресије ка когнитивном опадању или деменцији.

Изјава о доприносу заслуга ауторства

Даниел Е. Густавсон: Курирање података, формална анализа, визуелизација, писање – оригинални нацрт, писање – преглед и уређивање. Дерек Б. Арцхер: Курирање података, визуелизација, писање – оригинални нацрт, писање – преглед и уређивање. Јереми А. Елман: Курирање података, писање – преглед и уређивање. Оливиа К. Пуцкетт: Курирање података, писање – преглед и уређивање. ЦхристинеФеннема-Нотестин: Курирање података, методологија, писање – преглед и уређивање. Маттхев С. Паниззон: Курирање података, писање – преглед и уређивање. Нирањана Шашикумар: Курирање података, писање – преглед и уређивање. Тимотхи Ј. Хохман: Методологија, писање – рецензија и уређивање. Ангела Л. Јефферсон: Писање – рецензија и уређивање. Лиса Т. Еилер: Методологија, писање – преглед и уређивање. Линда К. МцЕвои: Методологија, писање – рецензија и уређивање. Мицхаел Ј. Лионс: Прибављање средстава, писање – преглед и уређивање. Царол Е. Франз: Прибављање средстава, методологија, надзор, администрација пројекта, писање – преглед и уређивање. Виллиам С. Кремен: Прибављање средстава, методологија, надзор, администрација пројекта, писање – преглед и уређивање.

Изјава о конкурентским интересима

Аутори изјављују да немају познатих супротстављених финансијских интереса или личних односа који би могли утицати на рад приказан у овом раду.

Доступност података

Подаци ће бити доступни на захтев.

Признања

Ово истраживање су подржали Грантс Р03 АГ065643, Р01АГ050595, Р01 АГ076838, Р01 АГ022381, П01 АГ055367, К01АГ073584 и К08 АГ047903 из овог чланка Националног института за боје и здравство Универзитета у Боу. фонд.

Садржај овог рукописа је одговорност аутора и не представља званичне ставове НИА/НИХ, или Управе за ветеране. Бројне организације пружиле су непроцењиву помоћ у вођењу ВЕТ Регистра, укључујући Министарство одбране САД-а за питања ветерана; Национални центар за кадровску евиденцију, Државни архив и управа за евиденцију; Служба за унутрашње приходе; Национални центар за истраживање јавног мњења; Национални истраживачки савет, Национална академија наука; Институт за истраживање истраживања, ТемплеУниверсити. Аутори са захвалношћу одају признање за континуирану сарадњу близанаца и напоре многих чланова особља.

Референце

Алекандер, АЛ, Лее, ЈЕ, Лазар, М., Фиелд, АС, 2007. Дифузионо тензорско снимање мозга. Неуротерапеутика 4, 316–329.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.нурт.2007.05.011.

Арцхер, ДБ, Ваилланцоурт, ДЕ, Цоомбес, СА, 2018. Шаблон и атлас вероватноће људског сензомоторног тракта коришћењем дифузионе МРИ. Цереб. Цортек 28, 1685–1699.хттпс://дои.орг/10.1093/церцор/бхк066.

Арцхер, ДБ, Цоомбес, СА, МцФарланд, НР, ДеКоски, СТ, Ваилланцоурт, ДЕ, 2019. Развој шаблона за транскалосалну трактографију и његова примена на деменцију. Неуроимаге 200, 302–312.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.неуроимаге.2019.06.065.

Арцхер, ДБ, Мооре, ЕЕ, Схасхикумар, Н., Думитресцу, Л., Пецхман, КР, Ландман, БА, Хохман, ТЈ, 2020. метрика слободне воде у пројекцијама беле материје средњег темпоралног режња се односи на лонгитудинални когнитивни пад. Неуробиол. Старење 94,15–23.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.неуробиолагинг.2020.05.001.

Арцхер, ДБ, Мооре, ЕЕ, Памидимуккала, У., Схасхикумар, Н., Пецхман, КР, Бленнов, К., Гиффорд, КА, 2021. Однос између микроструктуре беле материје и самоопаженог когнитивног пада. Неурослика: Клиничка 32,102794.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.ницл.2021.102794.

Авантс, ББ, Епстеин, ЦЛ, Гроссман, М., Гее, ЈЦ, 2008. Регистрација симетричних дифеоморфних слика са унакрсном корелацијом: Евалуација аутоматизованог обележавања старијих и неуродегенеративног мозга. Мед. Имаге Анал. 12, 26–41.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.медиа.2007.06.004.

Баккоур, А., Моррис, ЈЦ, Волк, ДА, Дицкерсон, БЦ, 2013. Ефекти старења и Алцхајмерове болести на церебралну кортикалну анатомију: Специфичност и диференцијални односи са когницијом. Неуроимаге 76, 332–344.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.неуроимаге.2013.02.059.

Барулли, Д., Стерн, И., 2013. Ефикасност, капацитет, компензација, одржавање, пластичност: Појавни концепти у когнитивној резерви. Трендс Цогн. Сци. 17, 502–509.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.тицс.2013.08.012.

Баудиц, С., Далла Барба, Г., Тхибаудет, МЦ, Смаггхе, А., Реми, П., Траиков, Л., 2006. Дефицити извршне функције у раној Алцхајмеровој болести и њихови односи са епизодним памћењем. Арцх. Цлин. Неуропсицхол. 21, 15–21.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.ацн.2005.07.002.

For more information:1950477648nn@gmail.com