In einer neuen Studie von UC San Francisco Wissenschaftler verwendeten Karten von verbindungen im Gehirn voraussagen, wie sich die Gehirn-Atrophie breitete sich in einzelnen Patienten mit frontotemporalen Demenz (FTD), indem auf die wachsende Beweise, dass der Verlust von Gehirnzellen im Zusammenhang mit Demenz breitet sich über die synaptischen verbindungen zwischen etablierten neuronalen Netzen. Die Ergebnisse Voraus-Wissenschaftler wissen, wie neurodegeneration verbreitet und könnte zu neuen klinischen Werkzeuge zu bewerten, wie gut die neuartige Behandlungen, verlangsamen oder blockieren die vorhergesagte Flugbahn dieser Krankheiten.
“Zu wissen, wie Demenz breitet sich ein Fenster öffnet, auf die biologischen Mechanismen der Krankheit—welche Teile unserer Zellen oder neuronalen schaltungen sind besonders anfällig,” sagte Studie führen Autor Jesse Brown, Ph. D., ein Assistent professor für Neurologie an der UCSF Speicher und Aging-Center und UCSF-Weill-Institut für Neurowissenschaften. “Sie können nicht wirklich das design eine Behandlung, bis Sie wissen, was Sie gerade behandeln.”
FTD die häufigste form von Demenz bei Menschen unter dem Alter von 60 Jahren, umfasst eine Gruppe von neurodegenerativen Bedingungen mit unterschiedlichen sprachlichen und Verhaltens-Symptome. Wie bei der Alzheimer-Krankheit, die Vielfalt der FTD die Symptome widerspiegelt, signifikante Unterschiede, wie die neurodegenerative Krankheit breitet sich durch das Gehirn von Patienten. Diese Variabilität macht es schwierig für die Wissenschaftler auf der Suche nach Heilmethoden für pin down die biologische Treiber des Gehirns Atrophie und für klinische Studien zur Bewertung, ob eine neuartige Behandlung macht einen Unterschied in der progression der Krankheit des Patienten.
Frühere Forschung durch die Studie leitende Autor, William Seeley, MD, professor für Neurologie und Pathologie an der Speicher-und Aging-Center und dem Weill-Institut, setzte ein Wandel in der Demenz-Forschung zeigen, dass die Muster der Gehirn-Atrophie bei vielen Formen der Demenz Karte eng auf bekannte Gehirn-Netzwerke—Gruppen von funktionell verbundenen Gehirnregionen, die arbeiten kooperativ über Ihre synaptischen verbindungen, manchmal über lange Entfernungen. In anderen Worten, Seeley Arbeit vorgeschlagen, dass neurodegenerative Krankheiten nicht gleichmäßig in alle Richtungen wie ein tumor, aber springen kann, von einem Teil des Gehirns zu einem anderen entlang der anatomischen schaltungen, Draht-Netzwerke zusammen.
In Ihrer neuen Studie, veröffentlicht Oktober 14 in Neuron—Braun, Seeley und Kollegen lieferte weitere Belege für diese Idee zu untersuchen, wie gut sich neuronale Netzwerk-Karten, basierend auf Gehirn-scans bei gesunden Personen Vorhersagen konnte die Ausbreitung der Gehirn-Atrophie bei FTD-Patienten, die im Laufe des Jahres.
Die Forscher 42 Patienten rekrutiert, die an der UCSF Speicher und Aging-Center mit Verhaltens-Variante fronto-temporale Demenz (bvFTD), eine form der FTD, dass die Ursachen der Patienten zu weisen, unangemessene soziale Verhaltensweisen und 30 Patienten mit der semantischen Variante der primären progressiven Aphasie (svPPA), einer form der FTD”, dass vor allem die Auswirkungen der Patienten sprachlichen Fähigkeiten. In Ihrer ersten Besuche in der UCSF, jeder dieser Patienten wurde ein “baseline” – MRT-Untersuchung zur Beurteilung des Ausmaßes der vorhandenen Gehirn-degeneration und hatte dann eine follow-up-scan über ein Jahr später, zu Messen, wie Ihre Krankheit Fortgeschritten war.
Die Forscher zunächst geschätzt, wobei das Gehirn Atrophie gesehen, bei jedem Patienten in der baseline-scans begonnen hatte, basiert auf der Hypothese, dass die Gehirn-degeneration beginnt in einigen besonders prekären Lage, dann breitet sich anatomisch verbundenen Hirnregionen. Um dies zu tun, Bauten Forscher standardisierte Karten der wichtigsten funktionellen Partner von 175 verschiedenen Regionen des Gehirns basiert auf der funktionellen MRI (fMRI) scans von 75 gesunden Erwachsenen. Dann identifizierten Sie die für diese Netzwerke am besten entsprach dem Muster der Gehirn-Atrophie gesehen, in einem bestimmten FTD-Patienten baseline-Gehirn-scans, und definiert, dass die network-zentralen hub als die wahrscheinlichen Epizentrum der Patienten-degeneration.
Sie dann verwendet die gleiche standardisierte connectivity-maps, um vorherzusagen, wo der patient die Gehirn-Atrophie am wahrscheinlichsten haben sich in der follow-up-scans ein Jahr später, und verglichen die Genauigkeit von diesen Vorhersagen auf andere, nicht funktionale Netzwerk-Konnektivität zu berücksichtigen.
Sie fanden heraus, dass zwei Besondere connectivity-Maßnahmen deutlich verbessert Ihre Vorhersagen einer bestimmten Hirn-region Chancen für die Entwicklung von Gehirn-Atrophie zwischen der baseline-und follow-up-Gehirn-scans. Eine, genannt “kürzesten Weg zum Epizentrum,” erfasst die Anzahl der synaptischen “Schritte”, die region war von den geschätzten Krankheit Epizentrum—im wesentlichen die Anzahl der links in der neuronalen Kette zwischen den beiden Bereichen, während die andere, genannt “nodal-Gefahr” dargestellt, wie viele Regionen verbunden, die zu einer gegebenen region wurden bereits nennenswerte Atrophie.
“Es ist wie mit einer ansteckenden Krankheit, bei der Ihre Chancen, infiziert zu werden, vorhergesagt werden können, um wie viel Grad der Trennung haben Sie von ‘Patient Zero’, sondern auch, wie viele Personen in Ihrem unmittelbaren sozialen Netzwerk sind bereits krank,” sagte Brown.
Die Forscher zeigten, dass im Durchschnitt dieser beiden Maßnahmen der Netzwerk-Konnektivität haben bessere Vorhersage der Verbreitung der Krankheit in eine neue region, als seine einfache geradlinige Entfernung von einem Patienten bestehenden Atrophie. In vielen Fällen kann die Krankheit vollständig umgangen Gehirn Bereiche, die nebeneinander liegen, aber nicht anatomisch angeschlossen, um bereits atrophierten Regionen, statt zu springen, um zu mehr funktionell verknüpfte Regionen.
Obwohl diese Methode zeigt die große Verheißung, die Wissenschaftler betonen, dass es noch nicht bereit für den klinischen Einsatz. Sie hoffen zur Verbesserung der Genauigkeit Ihrer Vorhersagen, indem Sie—neben anderen Ansätzen—mit individuellen Netzwerk-Karten für jeden Patienten eher als unter Verwendung der durchschnittlichen Konnektivität Karten, und durch die Entwicklung von spezialisierten Vorhersage-Modelle für bestimmte Subtypen der FTD.
Neben den biologischen Erkenntnissen die Entdeckung über die Mechanismen der Verbreitung von Gehirn-Atrophie bei FTD, informiert werden laufende Bemühungen, Behandlungen zu entwickeln, die Forscher hoffen auch, die gewonnenen Erkenntnisse führen zu verbesserten Metriken für die Bewertung von Therapien, die bereits die Eingabe von klinischen Studien—zum Beispiel, indem trial Wissenschaftler frühzeitige Einblicke in, ob die Behandlung verändert sich eine vorhergesagte Kurs des Fortschreitens der Krankheit. Forscher konnten sich auch besser Vorhersagen, wie Atrophie wird die Ausbreitung durch das Gehirn zu helfen, bereiten die Patienten und Ihre Familien für die Symptome, die Sie wahrscheinlich zu erleben, wie Ihre Krankheit fortschreitet.
“Wir freuen uns sehr über dieses Ergebnis, denn es stellt einen wichtigen ersten Schritt in Richtung mehr Präzision Medizin Art der Annäherung an die Vorhersage von progression und die Messung der therapieeffekte in neurodegenerative Erkrankung,” Seeley sagte.
In der Zukunft, sagte Brown, Wissenschaftler könnten in der Lage sein, Therapien zu entwickeln, die gezielt auf den wahrscheinlich nächsten Ort des Krankheits-und vielleicht verhindern, Atrophie Ausbreitung von einer region zur anderen.
