Problémy s navigací mohou předpovědět Alzheimerovu chorobu

Nový výzkum naznačuje, že potíže s vyjednáváním o počítačovém bludišti mohou být časným indikátorem Alzheimerovy choroby.

Vyšetřovatelé zjistili, že zvýšené potíže s prostorovou navigací předpovídají Alzheimerovu chorobu dříve, než se projeví klinické příznaky.

"Tato zjištění naznačují, že navigační úkoly určené k hodnocení strategie kognitivního mapování by mohly představovat nový mocný nástroj pro detekci nejranějších změn v poznávání souvisejících s Alzheimerovou chorobou," uvedla hlavní autorka Denise Headová z Washingtonské univerzity v St. Louis.

„Úloha prostorové navigace použitá v této studii k posouzení dovedností kognitivních map byla při detekci preklinické Alzheimerovy choroby citlivější než standardní psychometrický úkol epizodické paměti,“ uvedla.

Předklinické zjišťování onemocnění je definováno jako zjišťování přítomnosti změn souvisejících s Alzheimerovou chorobou v mozku, ke kterým dochází před rozvojem příznaků, které vedou k diagnóze.

Výsledky studie se objeví vJournal of Alzheimer’s Disease. Zjištění jsou v souladu se současnými přesvědčeními o tom, kde v mozku nepříznivé účinky Alzheimerovy nemoci poprvé vycházejí na povrch, stejně jako s progresí onemocnění do dalších oblastí mozku.

Předchozí výzkum ukázal, že problémy s navigací se objevují brzy u jedinců s Alzheimerovou chorobou. Tyto deficity mohou být spojeny s hromaděním amyloidových plaků a spleti tau a dalšími známkami zhoršení a smrštění v prefrontální kůře mozku, hipokampu a kaudátu.

Hipokampus je dobře zaveden jako časný cíl pro poškození způsobená Alzheimerovou chorobou. Tato oblast mozku je spojena s dlouhodobým ukládáním paměti, rozpoznáváním nového prostředí a vytvářením kognitivních map. Navíc je caudate mozkovou oblastí spojenou s učením i dobrovolným pohybem.

"Naše pozorování naznačují progresi, že preklinická Alzheimerova choroba je charakterizována hipokampální atrofií a souvisejícími obtížemi kognitivního mapování, zejména během fáze učení," uvedla první autorka Samantha Allison.

"Jak nemoc postupuje, zhoršují se deficity kognitivního mapování (paměť), zapojuje se caudate (učení a pohyb) a objevují se deficity učení."

I když jsou tyto deficity dobře zdokumentovány u pacientů s Alzheimerovou chorobou v raném stadiu, u zdánlivě normálních pacientů, kteří by mohli postupovat směrem k identifikovatelným časným stádiím onemocnění, což je stav známý jako preklinická Alzheimerova choroba, nebyly dobře studovány.

V této studii vědci pomocí experimentu s navigací v bludišti zkoumali, zda u preklinického Alzheimerovy choroby lze detekovat konkrétní problémy s učením trasy a tvorbou kognitivních map, které zahrnují caudate a hippocampus.

Návrh experimentu hraje na skutečnost, že lidé si obecně nacházejí cestu v životě pomocí dvou odlišných forem prostorového zobrazení a navigace.

Díky egocentrické navigaci se lidé spoléhají na minulé znalosti, aby mohli sledovat opotřebované trasy a postupovat od jednoho orientačního bodu k druhému, dokud nedosáhnou svého cílového cíle.

V alocentrické navigaci se lidé seznámí se svým okolím a vytvoří mentální mapu stávajících orientačních bodů, což jim umožní vykreslit nejlepší dostupné trasy a najít zástupce nových cílů.

Účastníci této studie byli rozděleni do tří skupin na základě testu mozkových a míchových tekutin, který dokáže detekovat biomarkery, které předpovídají budoucí vývoj Alzheimerových plaků a spleti v mozku.

Pokud je člověk klinicky normální, přesto má biomarkery pro Alzheimerovy plaky a spletence v mozku, má se za to, že má preklinickou Alzheimerovu chorobu.

Tato studie zahrnovala 42 klinicky normálních jedinců, kteří postrádali ukazatele mozkomíšního moku pro Alzheimerovu chorobu, 13 klinicky normálních jedinců, kteří byli pozitivní na tyto markery, a měli tedy preklinický Alzheimerovu chorobu, a 16 jedinců se zdokumentovanými behaviorálními příznaky raného stadia Alzheimerovy choroby.

Všech 71 účastníků studie strávilo přibližně dvě hodiny na stolním počítači, který byl testován na jejich schopnost navigovat ve virtuálním bludišti skládajícím se z řady propojených chodeb se čtyřmi tapetovými vzory a 20 orientačními body.

Účastníci byli testováni na dvou navigačních dovednostech: na tom, jak dobře se mohou naučit a sledovat předem stanovenou trasu, a na tom, jak dobře mohou vytvářet a používat kognitivní mapu prostředí. Účastníci dostali 20 minut, aby se buď naučili určenou trasu, nebo studovali a prozkoumali bludiště pomocí navigačního joysticku. Poté byli testováni na jejich schopnost znovu vytvořit trasu nebo najít cestu ke konkrétním památkám v prostředí.

"Lidé s cerebrospinálními markery pro preklinickou Alzheimerovu chorobu prokázali značné obtíže pouze tehdy, když museli vytvořit kognitivní mapu prostředí - alocentrický navigační proces zaměřený na učení místa spojený s hipokampální funkcí," uvedl Head.

"Stejná předklinická skupina s Alzheimerovou chorobou vykazovala malé nebo žádné zhoršení úkolů při učení trasy - proces egocentrické navigace, který je více spojen s funkcí caudate."

Ve srovnání s kognitivně normálními účastníky studie, kteří postrádali ukazatele mozkomíšního moku u Alzheimerovy choroby, měli pacienti s předklinickou Alzheimerovou chorobou nižší skóre v jejich schopnosti učit se vzájemně v průběhu počáteční fáze studia předmětů v prostředí.

I když tyto výsledky naznačují deficity ve schopnosti tvořit kognitivní mapu, předklinickým účastníkům Alzheimerovy choroby se nakonec podařilo tyto deficity v učení mapy překonat a při následném navigačním úkolu vystupovali téměř stejně dobře jako kognitivně normální účastníci.

"Tato zjištění naznačují, že navigační potíže, s nimiž se setkávají lidé s preklinickou Alzheimerovou chorobou, částečně souvisí s problémy se získáváním informací o životním prostředí," uvedl Head. "I když mohou potřebovat další školení, aby se naučili nové prostředí, dobrou zprávou je, že se zdá, že si uchovávají dostatek informací k použití kognitivní mapy téměř stejně jako jejich kognitivně normální protějšky."

Head varuje, že současná studie má několik omezení, včetně relativně malé velikosti vzorku a nedostatku přímých informací o oblastech mozku a sítích, které hrají roli v prostorové navigaci a hledání cesty.

Allison však poznamenává: „V současné době zkoumáme, jak oblasti mozku ovlivněné brzy v průběhu onemocnění souvisejí s deficity kognitivního mapování u většího vzorku jedinců s preklinickou Alzheimerovou chorobou.“

V kontextu těchto omezení současné šetření prokazuje významné preklinické deficity související s Alzheimerovou chorobou v aspektech kognitivního mapování s relativním zachováním v učení trasy.

Naproti tomu lidé, u nichž došlo k výpadkům paměti a dalším problémům s chováním souvisejícím s Alzheimerovou chorobou v raném stadiu, měli zjevné potíže jak s osvojením si zavedené cesty, tak s hledáním vlastní cesty k novým orientačním bodům.

"Tento vzorec je v souladu s poklesy integrity hipokampu před změnami v caudate," řekl Head.

"Tato zjištění naznačují, že navigační úkoly určené k hodnocení strategie kognitivního mapování by mohly představovat mocný nástroj pro detekci nejranějších změn poznávání souvisejících s Alzheimerovou chorobou."

Výzkumný tým konstatuje, že přítomnost markerů mozkomíšního moku u preklinického Alzheimerovy choroby nezaručuje, že u člověka dojde k rozvoji plně rozvinutého Alzheimerovy choroby.

„Budoucí výzkum by měl zkoumat, zda jsou deficity kognitivního mapování u jedinců s preklinickým Alzheimerovou chorobou spojeny se zvýšeným rizikem vzniku symptomatické Alzheimerovy choroby,“ uvedli.

Zdroj: Washington University, St. Louis