長壽文章

癡呆症透過互聯的大腦網絡傳播

大腦連接的神經網絡
  • 額顳葉失智症 (ftd) 是 60 歲以下族群中最常見的失智症形式。

  • 大腦連結圖現在能夠預測 ftd 患者的腦萎縮如何擴散。

  • 了解神經退化性變異是如何發生的是治療或減緩失智症典型發展軌跡的重要一步。

本文發表在加州大學舊金山分校新聞。

在一項新的研究中,加州大學舊金山分校的科學家使用大腦連接圖來預測腦萎縮如何在額顳葉失智症(ftd)患者中擴散,並增加了越來越多的證據表明與失智症相關的腦細胞損失透過大腦之間的突觸連接傳播。 這些結果增進了科學家對神經退化性疾病如何傳播的認識,並可能帶來新的臨床工具來評估新療法減緩或阻止這些疾病的預測軌跡的效果。

研究主要作者、加州大學舊金山分校記憶與老化中心神經病學助理教授傑西布朗博士說:「了解癡呆症的傳播方式,為我們了解疾病的生物學機制打開了一扇窗——我們的細胞或神經迴路的哪些部分最脆弱。 “除非你知道自己正在治療什麼,否則你無法真正設計治療方法。”

Ftd 是 60 歲以下人群中最常見的癡呆症,由一組具有不同語言和行為症狀的神經退化性疾病組成。 與阿茲海默症一樣,ftd 症狀的多樣性反映了神經退化性疾病在患者大腦中傳播方式的顯著差異。 這種變異性使得科學家很難尋找治療方法來確定腦萎縮的生物驅動因素,也很難進行臨床試驗來評估新的治療方法是否會改變患者疾病的進展。

該研究的資深作者、記憶與老化中心和威爾研究所的神經病學和病理學教授 william seeley 博士先前的研究表明,多種形式的癡呆症地圖中的腦萎縮模式引發了癡呆症研究的巨大變化與眾所周知的大腦網絡密切相關——功能相關的大腦區域組,透過突觸連接協作工作,有時甚至是長距離的連接。 換句話說,西利的工作提出,神經退化性疾病不會像腫瘤那樣向各個方向均勻傳播,而是可以沿著將這些網絡連接在一起的解剖迴路從大腦的一個部分跳到另一個部分。

Brown、Seeley 及其同事於10 月14 日發表在《Neuron》雜誌上的新研究中,透過研究基於健康個體腦部掃描的神經網路圖譜如何預測FTD 患者腦萎縮的擴散情況,提供了支持這一觀點的進一步證據。

研究人員在加州大學舊金山分校記憶與老化中心招募了42 名患有行為變異型額顳葉失智症(bvftd) 的患者,這是一種導致患者表現出不當社交行為的ftd,也招募了30 名患有語意變異型原發性進行性失語症(svppa) 的患者,svppa 是一種行為變異型額顳葉失智症。 在他們第一次到加州大學舊金山分校就診時,這些患者都接受了「基線」核磁共振掃描,以評估現有大腦退化的程度,然後大約一年後進行後續掃描,以測量他們的疾病進展情況。

研究人員首先估計了每個患者在基線掃描中看到的腦萎縮開始的位置,基於這樣的假設:大腦退化始於某些特別脆弱的位置,然後擴散到解剖學上相連的大腦區域。 為此,研究人員根據 75 名健康成年人的功能性 mri (fmri) 掃描,建立了 175 個不同大腦區域的主要功能夥伴的標準化地圖。 然後,他們確定了這些網路中的哪一個最符合 ftd 患者基線腦部掃描中所見的腦萎縮模式,並將該網路的中心樞紐定義為患者退化的可能中心。

然後,他們使用相同的標準化連接圖來預測一年後進行的後續掃描中患者的腦萎縮最有可能擴散的位置,並將這些預測的準確性與其他未考慮功能性網路連接的預測進行比較。 。

他們發現,兩種特定的連接性測量方法顯著提高了他們對基線掃描和後續腦部掃描之間特定大腦區域發生腦萎縮的可能性的預測。 其中一個被稱為“到震中的最短路徑”,捕獲了該區域距估計疾病震中的突觸“步數”——本質上是連接兩個區域的神經鏈中的鏈接數量——而另一個被稱為「節點風險」 ,」代表與特定區域相連的區域數量已經出現嚴重萎縮。

布朗說:“這就像傳染病一樣,你被感染的機會可以通過你與‘零號病人’的分離程度來預測,也可以通過你直接的社交網絡中有多少人已經患病來預測。”

研究人員表明,平均而言,這兩種網路連接性測量方法在預測疾病傳播到新的大腦區域方面比其與患者現有萎縮的簡單直線距離要好。 在許多情況下,這種疾病完全繞過了與已經萎縮的區域相鄰但在解剖學上沒有連接的大腦區域,而是跳到功能上更相關的區域。

儘管這種方法顯示出巨大的前景,但研究人員強調,它尚未準備好用於臨床。 他們希望透過其他方法來提高預測的準確性,其中包括為每位患者使用個人化的網路圖而不是使用平均連接圖,並為 ftd 的特定亞型開發更專業的預測模型。

除了這項發現提供了關於ftd 中腦萎縮傳播機制的生物學見解(這將為正在進行的治療開發工作提供資訊)之外,研究人員還希望這些發現能夠改進評估已經進入臨床試驗的療法的指標,例如透過讓試驗科學家儘早了解治療是否正在改變預測的疾病進展過程。 研究人員還可以更好地預測萎縮如何在大腦中傳播,幫助患者及其家人做好準備,並應對疾病進展時可能出現的症狀。

Seeley 說:“我們對這一結果感到興奮,因為它代表了向更精準的醫學方法預測神經退化性疾病進展和測量治療效果邁出了重要的第一步。”

布朗說,未來,科學家或許能夠開發出專門針對可能的下一個疾病部位的療法,並可能防止萎縮從一個區域擴散到另一個區域。

布朗說:“就像流行病學家依靠傳染病如何傳播的模型來製定針對關鍵樞紐或阻塞點的干預措施一樣。” “神經學家需要了解神經退化的潛在生物學機制,以開發減緩或阻止疾病傳播的方法。”

這項研究發表於 神經元 2019 年 10 月。

 



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