Проблеми з навігацією можуть передбачити хворобу Альцгеймера

Нові дослідження показують, що труднощі з веденням комп’ютерного лабіринту можуть бути раннім показником хвороби Альцгеймера.

Слідчі встановили, що збільшення складності просторової навігації передбачає розвиток хвороби Альцгеймера задовго до того, як виявляться клінічні ознаки.

"Ці результати свідчать про те, що навігаційні завдання, розроблені для оцінки когнітивної стратегії картографування, можуть представляти собою потужний новий інструмент для виявлення найдавніших змін когніції, пов'язаних з хворобою Альцгеймера", - сказала старший автор Деніз Хед, Вашингтонський університет у Сент-Луїсі.

"Завдання просторової навігації, яке використовувалось у цьому дослідженні для оцінки навичок когнітивної карти, було більш чутливим при виявленні доклінічної хвороби Альцгеймера, ніж стандартне психометричне завдання епізодичної пам'яті", - сказала вона.

Доклінічне виявлення захворювання визначається як виявлення наявності в мозку змін, пов’язаних із хворобою Альцгеймера, які виникають до розвитку симптомів, що призводять до діагностики.

Результати дослідження з'являються вЖурнал хвороби Альцгеймера. Отримані дані узгоджуються з сучасними переконаннями щодо того, де в головному мозку з’являються шкідливі наслідки хвороби Альцгеймера, а також із поширенням захворювання в інші регіони мозку.

Попередні дослідження показали, що проблеми з навігацією виникають рано у осіб з хворобою Альцгеймера. Ці дефіцити можуть бути пов’язані з накопиченням амілоїдних бляшок і тау-клубків та іншими ознаками погіршення стану та усадки в передньо-лобовій корі головного мозку, гіпокампі та хвостовій частині.

Гіпокамп добре зарекомендував себе як рання мішень для пошкодження, пов’язаного з хворобою Альцгеймера. Ця область мозку пов’язана з довготривалим зберіганням пам’яті, розпізнаванням нового оточення та створенням когнітивних карт. Крім того, хвостата - це область мозку, пов’язана з навчанням, а також добровільним рухом.

"Наші спостереження дозволяють припустити такий прогрес, що доклінічна хвороба Альцгеймера характеризується атрофією гіпокампа та пов'язаними з цим когнітивними труднощами, особливо на етапі навчання", - сказала перший автор Саманта Елісон.

"У міру прогресування захворювання дефіцит когнітивного картографування погіршується (пам’ять), хвостата бере участь (навчання та рух), і з’являються дефіцити навчання".

Хоча ці дефіцити добре задокументовані у пацієнтів із ранньою стадією хвороби Альцгеймера, вони не були добре вивчені у, здавалося б, нормальних пацієнтів, які можуть прогресувати до ідентифікуваних ранніх стадій захворювання, статусу, відомого як доклінічна хвороба Альцгеймера.

У цьому дослідженні дослідники використовували віртуальний навігаційний експеримент у лабіринті, щоб дослідити, чи можуть бути виявлені конкретні проблеми з вивченням маршруту та побудовою когнітивних карт, які включають хвост і гіпокамп, відповідно, в доклінічному захворюванні на Альцгеймера.

Дизайн експерименту базується на тому, що люди зазвичай знаходять свій шлях у житті, використовуючи дві різні форми просторового подання та навігації.

За допомогою егоцентричної навігації люди покладаються на минулі знання, щоб слідувати зношеним маршрутам, рухаючись послідовно від однієї орієнтири до іншої, поки не досягнуть цільового пункту призначення.

В алоцентричній навігації люди знайомляться зі своїм оточенням загальної картини та створюють ментальну карту існуючих орієнтирів, що дозволяє їм будувати найкращі доступні маршрути та знаходити ярлики до нових пунктів призначення.

Учасники цього дослідження були розділені на три групи на основі тесту на рідини мозку та хребта, які можуть виявляти біомаркери, показані для прогнозування майбутнього розвитку бляшок та клубків, пов’язаних із хворобою Альцгеймера, у мозку.

Якщо людина є клінічно нормальним, але має біомаркери для пов’язаних із хворобою Альцгеймера бляшок і клубків у мозку, вони вважаються доклінічними хворобами Альцгеймера.

Це дослідження включало 42 клінічно нормальних осіб, у яких відсутній цереброспінальний рідинний маркер Альцгеймера, 13 клінічно нормальних осіб, які позитивно оцінили ці маркери і, отже, мали доклінічну хворобу Альцгеймера, та 16 осіб із задокументованими поведінковими симптомами ранньої стадії Альцгеймера.

Всі 71 учасники дослідження провели близько двох годин на настільному комп’ютері, перевіряючи їх здатність орієнтуватися у віртуальному лабіринті, що складається з низки взаємопов’язаних коридорів з чотирма візерунками шпалер та 20 орієнтирами.

Учасників тестували на двох навичках навігації: наскільки добре вони могли навчитися та слідувати заздалегідь заданим маршрутом, і наскільки добре вони могли сформувати та використовувати пізнавальну карту навколишнього середовища. Учасникам було дано 20 хвилин або вивчити визначений маршрут, або вивчити та дослідити лабіринт за допомогою навігаційного джойстика. Потім їх перевіряли на здатність відтворити маршрут або знайти шлях до певних визначних пам’яток у навколишньому середовищі.

"Люди з цереброспінальними маркерами для доклінічної хвороби Альцгеймера продемонстрували значні труднощі лише тоді, коли їм довелося сформувати когнітивну карту навколишнього середовища - алоцентричний процес навігації, пов'язаний з функцією гіпокампа", - сказав Хед.

"Ця ж доклінічна група хвороби Альцгеймера мало або зовсім не порушувала завдання з вивчення маршруту - егоцентричний процес навігації, тісніше пов'язаний з хвостатою функцією".

Якщо порівнювати з когнітивно нормальними учасниками дослідження, у яких бракувало цереброспінальних рідинних маркерів Альцгеймера, ті з доклінічною хворобою Альцгеймера оцінили нижчі показники за здатність вивчати розташування предметів у навколишньому середовищі по відношенню один до одного на початковій фазі дослідження.

Хоча ці результати вказують на дефіцит здатності формувати когнітивну карту, учасникам доклінічної хвороби Альцгеймера врешті-решт вдалося подолати ці дефіцити навчання карт, виконуючи майже так само добре, як і когнітивно нормальні учасники, під час подальшого завдання навігаційного пошуку.

"Ці результати свідчать про те, що навігаційні труднощі, з якими стикаються люди з доклінічною хворобою Альцгеймера, частково пов'язані з проблемами з отриманням екологічної інформації", - сказав керівник. "Хоча їм може знадобитися додаткове навчання для вивчення нових середовищ, хороша новина тут полягає в тому, що вони, схоже, зберігають достатньо інформації для використання когнітивної карти майже так само, як їхні когнітивні нормальні аналоги".

Хед застерігає, що поточне дослідження має кілька обмежень, зокрема відносно невеликий обсяг вибірки та відсутність прямої інформації про регіони мозку та мережі, які відіграють роль у просторовій навігації та пошуку шляхів.

Однак Елісон зазначає: "В даний час ми досліджуємо, як впливали ділянки мозку на ранній стадії хвороби у зв'язку з дефіцитом когнітивного картографування у більшої вибірки осіб з доклінічною хворобою Альцгеймера".

У контексті цих обмежень поточне дослідження демонструє значні доклінічні дефіцити хвороби Альцгеймера в аспектах когнітивного картографування з відносним збереженням при навчанні маршрутом.

На відміну від цього, люди, які страждають на порушення пам’яті та інші поведінкові проблеми, пов’язані з ранньою стадією хвороби Альцгеймера, мали явні труднощі як при вивченні встановленого шляху, так і при пошуку власного шляху до нових орієнтирів.

"Ця закономірність узгоджується зі зменшенням цілісності гіпокампа до змін у хвості", - сказав Хед.

"Ці результати свідчать про те, що навігаційні завдання, призначені для оцінки когнітивної стратегії картографування, можуть представляти потужний інструмент для виявлення найдавніших змін у пізнанні, пов'язаних з хворобою Альцгеймера".

Дослідницька група зазначає, що наявність лікворних маркерів для доклінічної хвороби Альцгеймера не гарантує, що людина продовжить розвивати повноцінну хворобу Альцгеймера.

"Майбутні дослідження повинні вивчити, чи пов'язані дефіцити когнітивного картографування у осіб, які страждають на доклінічну хворобу Альцгеймера, із підвищеним ризиком розвитку симптоматичної хвороби Альцгеймера", - сказали вони.

Джерело: Вашингтонський університет, Сент-Луїс