文摘
阿尔茨海默病(AD)是最常见的类型的痴呆临床表现为记忆障碍的存在,后来通过损害其他认知域。临床诊断是根据采访病人和他/她的亲戚和神经心理评估,也用于监控认知能力下降。提出了几种生物标志物检测广告在其早期阶段,也就是说,在predementia阶段。为了找到的生物标志物,研究人员调查了神经影像工具的可行性,如先生、SPECT、和摄影成像,以及神经生理学测量使用脑电图。在本文中,我们研究大脑功能网络广告,主要关注神经生理学技术,结合最相关的脑功能成像研究。
1。介绍
轻度的认知障碍(MCI)的特点是记忆障碍,相关或不属轻度赤字认知领域,而日常生活的功能本质上是保护(1- - - - - -3]。年度转化率从正常到阿尔茨海默氏症类型的痴呆(阿尔茨海默氏症、广告)范围在0.2%和4%之间(3,4遗忘型MCI向AD)而在6%和25%之间(3,5]。这是一个开放的问题有重要临床意义是否MCI本质上是一个prodromic阶段的广告(3]。
尽管认知功能障碍的临床表现和日常生活活动的障碍是目前标准的诊断办法广告,生物标志物收到越来越多的关注在研究中心尽可能的早期诊断代理措施正在进行病理学(6]。不足为奇的是,已经有越来越多的文献与MCI向AD的过渡相关的生物标记物(7- - - - - -14]。
连接在调节认知功能中起着至关重要的作用。连接的故障,在功能和结构体系域,在广告症状的发病中起着重要作用。因此,一个失败的地区网络互动在高水平的协调可能支撑出现在广告的认知障碍。网络函数的失败可能是由于地区的网络交互失败,这是表示断开假说(15]。故障被认为是由于长期进步广告神经病理学与潜在的分子机制导致下游神经元和突触功能障碍并最终神经损失。这样AD-characteristic结构和功能变化假设反映,至少部分,纤维束连接和完整的进步的障碍16- - - - - -18广告是显而易见的),建议断开功能和结构水平。
进步脑电图扫描器信号分析允许相对大脑神经来源的精确定位和跟踪他们的能力层次连接在维持一个给定的函数。这些信息可以集成与结构和功能成像提供的氟脱氧葡萄糖(FDG)正电子发射断层扫描(PET),灌注单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和功能性磁共振成像(fMRI)。等综合措施可以索引的神经激活模式负责感官知觉、注意力、记忆、运动和更高的心理活动包括语言和思想,因为电磁信号并行随着时间和任务的变化,和在这种活动可以直接受损19]。
实际上,在新的广告诊断指南(20.),脑电图没有提到作为诊断测量,而不是给予更加重视核磁共振,脑脊液(CSF),宠物,和基因的发现。
大脑病理学和指标之间的关系的功能和结构连接可能有助于我们理解在大脑功能连接的作用15]。
本文的目的是研究大脑功能网络广告主要关注神经生理学与脑功能成像技术和集成结果发现。我们将主要检查使用脑电图数据调查功能网络研究;此外,一些非常最近的研究利用PET和SPECT脑功能成像研究AD-related病理报告。
2。功能网络
2.1。脑电图在正常老化
在正常老年人的研究不断地显示健康老龄化与大量的脑电图改变,没有联系,相反,是由于病理条件。通常,EEG信号是阐述(定量EEG-qEEG)执行一个快速傅里叶变换(FFT)为了估计选择脑电图频带的功率密度,提供功率谱和高密度空间脑电图每个频带的映射。
倾向较慢的阿尔法节律被报道在老年人,但它是不重要的正常的成年人相比。事实上,正常的α频率高于8赫兹也在老年人中。qEEG研究年龄相关的变化在认知任务并没有发现确凿的年轻人和老年人之间的差异(21]。因此,它应该被记住,异常脑电图在老年人应该促使大脑病理学进一步调查披露,因为正常老化本身不是与重要的脑电图变化。
明确这一点,值得注意的是慢波颞区域(主要是左半球)偶尔会出现在正常老年人的脑电图。这些“非病理性”慢波的主要特征是,他们不干扰背景的活动,他们不与大量不对称α的节奏,他们的形态通常是圆形的,电压通常是大于60 - 70μv .此外,他们的心理活动和眼睛,和他们的患病率增加嗜睡和换气过度。最后,他们偶尔出现一波或成对,不长有节奏的火车。
2.2。脑电图在广告的作用
虽然脑电图是唯一临床诊断仪器直接反映大脑皮层神经元功能,表面EEG节律的起源仍然是当前调查的对象,部分不理解。大脑的生物复杂性模块化功能和物理”和“不同的大脑表面电场的影响脑电图记录使脑电图组件的理解非常困难的任务。
一般来说,脑电图变化与认知功能障碍相关的广告。此外,认知障碍与减少或损失的脑电图反应在广告22]。正常显示α是镇压在AD患者眼睛打开极冰原性能明显高于智商而在AD患者不规则α它没有或仅有弱变化在眼睛打开(23]。
最常见的发现β和α活动节奏的功率降低,功率增加缓慢的活动在温和的痴呆θ乐队,和δ活动更严重痴呆。intrahemispheric和两半球间的相干性的快速和α脑电波活动减少神经退行性疾病引起痴呆,因此建议减少的神经连接。相反,一致性在三角洲和θ乐队已报告中增加广告,但这不是约定的数据所有人员(24]。阿尔法(或背景活动)也遭受的减速的频率,通常直到峰值低于8 - 8.5赫兹。这一现象可能发生一起真正的θ增加力量。
根据“过渡”假设认为MCI患者的“水库”可能患痴呆症,主要的广告类型、脑电图研究试图强调早期变化。认为,很难确定MCI病人从正常对照组,但新兴数据与假设一致的是,那些将转换为痴呆已经显示类似脑电图变化早AD患者(7,8,13,25]。此外qEEG特征可以预测纵向与主观投诉正常老年人认知能力的下降,总体预测精度为90% (26]。
它应该被记住,脑电图测量电场变化,和大量的临床条件可以扰乱正常大脑的电场。例如,电解质的变化可能改变外观和时间brain-generated电场的变化,和药物能减缓后主导节奏。此外,在评估阿尔法节律的频率,报警演习是必不可少的,以确保病人不是昏昏欲睡。因此,大量的条件使脑电图出现异常。在脑电图实践,临床医生必须在很大程度上依赖于临床病史和神经系统检查发现临床上有意义的结论。
总之,左移的背景活动和θ力量的增加是最早的广告和更健壮的特性。当疾病发展到中等阶段,进一步增加和δθ活动活动出现。在最严重的阶段,δθ活动再次增加而背景活动不能再确认。这些增加脑电图变化根据广告的严重程度凸显了研究基于4临床类的严重性(GDS,从3到6,数字1和2)[27]。
2.3。病理生理学的脑电图变化
在此基础上,广告的理解病理生理学的脑电图变化更为复杂,只是一些可以评论的一般概念。8—13赫兹头皮α节律()主要是由于抑制(IPSP)序列和兴奋性突触后电位(EPSP)皮质锥体神经元的树突。这些潜力的影响主要取决于附近和远处的皮质模块(28),以及兴奋corticothalamocortical继电器的纤维的相互作用和抑制丘脑网状纤维(29日,30.]。胆碱能和glutamatergic突触尤其参与这些潜力的起源。在阿尔茨海默病(AD),表现为早期胆碱能(并且可能glutamatergic)赤字,这可能产生一个减速的阿尔法节律和减少阿尔法节律消失的严重阶段。
θ节律通常不欣赏脑电图正常觉醒。然而,θ能量增加观察额叶和颞区域在学习和记忆任务。期间记录的θ节律这些任务被认为是由septal-hippocampal系统的激活。海马胆碱能神经支配来自基底前脑,内侧隔、斜角带垂直肢体的布。gaba ergic和glutamatergic神经元的数量也被描述在几个基底前脑结构。海马神经元的同步的去极化产生的场电位主要3 - 12赫兹的频率,通常被称为海马θ节律(31日]。cholinergic-glutamatergic假说的广告,大多数症状可能被解释为cholinergic-glutamatergic赤字,是先进的。神经伤害/损失可能包括一个excitotoxic组件,可能会导致胆碱能早期赤字。这个excitotoxic组件可能发生,至少在某种程度上,在隔级soma的胆碱能神经元。这侮辱修改间隔网络和可能导致异常信息处理中观察到大脑的广告,包括其兴奋过度状态。根据这一理论,θ增加生产广告将来自兴奋过度septal-hippocampal系统[32]。
通过观察在颅脑损伤患者中,有人建议延迟corticocortical纤维传播可能扮演全球角色在决定人类的脑电波频率,增加三角洲活动(33]。T2弛豫时间增加皮层灰质和白质与转变相对脑电图在三角洲地区的权力较低的频率范围(δ活动:1 - 4赫兹)和认知能力下降。一般来说,这些数据是一致的,头部受伤在某种程度上损害大脑的能力,形成局部电池组件在全球突触行动领域的环境。
δ振荡的增量在轻度认知障碍(MCI)和广告主题可能与海马和后皮质神经元的损失,由胆碱能侵犯输入。事实上,它已经表明,早期退化中央颞皮层之间的广告主题会影响功能连通性颞顶皮层和海马结构(34]。此外,双边的灰质体积减少海马和内嗅皮层形成的广告主题是与一个增量δ节奏后皮层(9,35]。
3所示。脑功能成像
从历史上看,形态学成像成为轻松可靠的诊断过程几个大脑疾病,如肿瘤或脑血管损伤,至少对退行性疾病。这没有发生功能神经影像学、代谢或perfusional。这实际上已经放慢这些生物标记物引入痴呆诊断标准。
最近,杜波依斯等人提出的修改NINCDS-ADRDA AD的诊断标准(20.]。功能神经影像学上的特定模式与摄影提出了一个支持功能的诊断可能的广告,具体而言,在两侧颞顶叶区域葡萄糖代谢降低。事实上,减少葡萄糖代谢的出现在宠物在双边颞顶叶区域和后扣带是广告描述的最常见的诊断标准(36]。
新提出了广告需要一个两步诊断标准诊断过程中,首先确定痴呆综合征(缺乏情景记忆和其他认知障碍),然后应用标准基于广告的表现型(斑块和神经纤维缠结)20.]。事实上,这在生活中不允许诊断。此外,AD患者发病的淀粉样蛋白沉积的作用仍不清楚,突显出另一个诊断路径的必要性(37- - - - - -40]。总之,作者提出,“老年痴呆症”一词仅指疾病的体内clinicobiological表达式。显然,需要前瞻性研究与后期验证来验证这个新提议。实际上,代谢变化(如被正)与皮层功能障碍相关检测之前出现萎缩(41]。此外,代谢减少超过体积损失MCI (42早发性家族性广告发生前症状),(43]。实际上,parietotemporal代谢减少MCI和广告的模式,和额叶代谢减少疾病后期,通过过去几十年的研究已经建立(44- - - - - -46),最近被证实在数据(ADNI宠物47]。正的有用性也可以突出显示在检测前驱的广告显示代谢减少前扣带,后扣带,和颞顶叶和颞皮层(48- - - - - -50]。
最后,几个化合物已经发展为PET和SPECT成像的淀粉样蛋白。不同化合物的快速发展适用于想象的淀粉样蛋白在过去10年已导致的第一个有前途的体内研究淀粉样蛋白配体加以(N-methyl - c [11] 2 - (4 l′甲基aminophenyl) 6-hydroxybenzothiazole) (51),FDDNP (2 - (1 - (6 - ((2 - [18 f] fluoroethyl](甲基)氨基)2-naphthyl)亚乙基)丙二腈)[52];后者化合物似乎也标签AD患者神经原纤维缠结。此外,这两种显示模式增加了放射性配体保留患者的广告相比,控制个人,符合广告病理学(52- - - - - -54]。淀粉样蛋白的积累,也被报道在认知正常老年人37- - - - - -40]。在最近的一篇论文,哦等人使用PET成像加以化合物,结构磁共振成像、识别和认知措施两个大脑网络的程度的灰质体积波动以类似的方式:额网络和后网络(39]。作者建议β淀粉样蛋白沉积在老年人痴呆可能影响广泛的结构网络,尽管目前尚不清楚的人更高β淀粉样蛋白沉积将进步广告。
因为SPECT更广泛和更便宜的比宠物,它代替宠物已获得了高度的关注。但是,目前,技术不包括在杜波依斯等人提出的标准。20.)的诊断精度估计这个形态通常低于必要的里根生物标志物工作组(指定的80%的水平55]。
4所示。神经生理学评价广告
在临床情况下,一些公司点可以对脑电图评估的广告。更严格的意义上讲,脑电图的主要应用程序应该随着痴呆之间的不同的诊断工具和其他条件的特点是独特的脑电图克雅氏病(CJD)等模式,toxic-metabolic脑病或pseudodepressive痴呆的(56]。在更广泛的意义上,脑电图可以有用阶段痴呆的严重程度在病理生理的基础上,在广告,提供有用的信息,用于预后[57]。实际上,所有患者可能表现出异常脑电图中度到重度的广告。当主导节奏的相当一部分属于θ的范围执行qEEG乐队应该鼓励医生。这一点,为了确定所谓的主导和θ活动之间的转换频率,所显示Klimesh [58]。此外,qEEG是一种高度灵敏的方法来评估药物的生物效应(59,60]。
皮质的头皮EEG节律AD患者成功地计算了单偶极子源深深位于成球脑模型(61年]。单偶极子源α或β节律位于更在前面广告严重程度的函数。这种“anteriorization”的偶极子源是AD患者观察不仅对正常受试者还对受试者与MCI (8,61年]。值得注意的是,偶极子源的位置与减少rCBF laterolateral和前后的大脑轴(62年]。通过应用LORETA方法,阐述了解决计算皮层脑电图活动来源,一些多中心研究近年来执行广告以及MCI,获得大量的信息(7- - - - - -9,63年]。
即使不是通常用于临床实践,其他神经生理学测量可以在广告的评价中。与事件相关电位(ERP)可能反映了认知能力下降的纵向跟踪MCI (64年和AD患者65年],ERP和核磁共振数据融合可以提高诊断的准确性早期广告(66年]。此外,经颅磁刺激(TMS),特别是结合脑电图,可能提供有用的信息的程度和发展广告(67年- - - - - -69年]。
然而,这显然是重要的结合多个生物标志物为了获得互补信息用于临床AD诊断实践。这种调查最近的表现(41,70年- - - - - -72年)确认每个生物标志物(包括脑电图、宠物、SPECT,核磁共振,载脂蛋白E基因(ApoE4)脑脊液(CSF)和神经心理学测试)并携带互补信息,和简单的组合分类器训练的这些不同的模式可以提高诊断性能。事实上,ApoE2已经被认为是保护作用,推迟发病年龄的广告(73年,74年]。
qEEG一起分析了大脑功能的其他措施。例如,一起分析了qEEG区域脑血流量(rCBF)定量测量为了调查脑电图活动之间的相关性和低灌注和评估诊断的准确性两种方法单独使用或组合。在研究42 AD患者和健康对照组(1875年),rCBF和qEEG彼此相关,表明这些测量一起使用相当准确的区分广告从健康老龄化。另一个qEEG-SPECT(半定量的tc - 99 HMPAO技术)相关研究42 AD患者强调双边海马rCBF最好perfusional指数与MMSE作为显著相关qEEG (76年)(图3,4,5)。
qEEG措施的一个非常有趣的应用程序试图在广告评估他们的预后意义。在31日初步研究AD患者,对三角洲相对功率预测的损失日常生活活动(ADL)和死亡而对θ相对功率预测尿失禁的发病77年]。确认来自延长组72例。因为患者在疾病的不同阶段,统计分析在整个集团的子群以及41轻度AD患者在GDS(得分3或4)。在整个集团的损失分布在两侧预测三角洲相对力量,失禁被α预测在右边,相对权力边缘的死亡达到统计学意义()。子群的轻度痴呆患者ADL的损失被左预测三角洲相对权力,失禁三角洲和α相对权力在右边,和死亡没有显著预测()[78年]。
使用传统的视觉分析和qEEG,其他作者发现AD患者异常脑电图在早期有不同的认知能力下降的模式比(与痴呆的严重程度)与正常脑电图。恶化的患者脑电图在随后跟踪显示更大的第一年praxic功能下降,倾向于帕金森症和制度化的风险高于稳定的患者脑电图在第一年(79年]。在另一项研究中,更标志着脑电图异常被发现患者的妄想和幻觉还展示了一个更快速的认知能力下降(80年]。相同的作者还发现异常脑电图和精神病是疾病进展的独立预测指标81年]。
在最近的一篇论文中讨论(8),大多数的AD患者脑电图的研究报告突出一致性的降低α乐队。减少α一致性在AD患者还发现与ApoE基因有关痴呆的风险;α功率降低应该是由胆碱能赤字(82年]。相反,连贯性的三角洲和θ乐队已经不再那么简单了。一些研究显示衰减缓慢的AD患者EEG相干(83年而另一些报道其增加[84年]。和田et al。85年)检查intrahemispheric相干静止10广告和在光刺激病人。休息脑电图,AD患者性别和年龄一致性有显著低于健康对照组,alpha -α2和beta 1频带。脑电图的分析表明,在光的刺激患者的一致性有显著降低,不管刺激频率。相干性的变化从静止状态到刺激条件显示显著的组大脑的不同区域主要参与视觉功能。这些发现表明AD患者可能有损伤的功能连通性nonstimulus和刺激条件。这表明大脑正常stimulation-related激活广告的失败。在另一项研究中,α连贯性是显著降低temporo-parieto-occipital地区在大多数病人显著三角洲一致性增加被发现在一些患者额叶和后地区之间。这是表示在更大程度上更严重的认知障碍患者(84年]。作者推测,他们的研究结果可能反映了两种不同的病理生理变化:(i)α一致性降低可能与改变corticocortical连接而(2)三角洲一致性增加表明缺乏皮层下结构胆碱能对大脑皮层电活动的影响。
最后,脑电图相关的生物标记物研究了广告。Jelic et al。86年)发现之间的正相关水平的τ蛋白在脑脊液(CSF)和δ/α比率。子群与CSFτ水平高,一个强大的关系脑电图α/θ和α/δ权力比率被发现。没有这样的相关性被发现在健康对照组和轻度认知障碍患者CSFτ水平升高。ApoE等位基因4晚发性广告的一个风险因素,提出了在广告对胆碱能功能产生影响。
31岁qEEG广告记录患者在疾病的早期阶段,经过三年的跟踪。例AD患者分为若干子组根据ApoE4等位基因的数量,与类似的临床痴呆的严重程度和持续时间。AD患者携带ApoE4等位基因比广告更明显的慢波活动的病人没有ApoE4等位基因,尽管疾病进展率没有变化。这些差异在脑电图可能显示不同程度的胆碱能赤字在这些子组(87年]。