Masalah Navigasi Boleh Meramalkan Alzheimer

Penyelidikan baru menunjukkan bahawa kesukaran untuk merundingkan labirin berkomputer mungkin merupakan petunjuk awal penyakit Alzheimer.

Penyiasat telah menentukan bahawa peningkatan kesukaran dalam navigasi spasial dapat meramalkan keadaan Alzheimer sebelum tanda-tanda klinikal muncul.

"Penemuan ini menunjukkan bahawa tugas navigasi yang dirancang untuk menilai strategi pemetaan kognitif dapat mewakili alat baru yang kuat untuk mengesan perubahan kognisi penyakit Alzheimer yang paling awal," kata pengarang kanan Denise Head, Washington University di St. Louis.

"Tugas navigasi spasial yang digunakan dalam kajian ini untuk menilai kemahiran peta kognitif lebih sensitif dalam mengesan penyakit Alzheimer praklinikal daripada tugas psikometrik standard memori episodik," katanya.

Mengesan penyakit secara praklinis didefinisikan sebagai mengesan kehadiran perubahan yang berkaitan dengan Alzheimer di otak yang terjadi sebelum perkembangan gejala yang membawa kepada diagnosis.

Hasil kajian muncul diJurnal Penyakit Alzheimer. Penemuan ini selaras dengan kepercayaan semasa mengenai di mana otak kesan buruk penyakit pertama penyakit Alzheimer, serta perkembangan penyakit ini ke kawasan otak lain.

Penyelidikan sebelumnya menunjukkan bahawa masalah navigasi muncul pada awal individu dengan penyakit Alzheimer. Kekurangan ini mungkin berkaitan dengan penumpukan plak amiloid dan kekusutan tau dan tanda-tanda kemerosotan dan pengecutan lain pada korteks prefrontal otak, hippocampus, dan caudate.

Hippocampus mapan sebagai sasaran awal untuk kerosakan yang berkaitan dengan Alzheimer. Kawasan otak ini dikaitkan dengan penyimpanan memori jangka panjang, pengiktirafan persekitaran baru dan penciptaan peta kognitif. Selain itu, caudate adalah kawasan otak yang berkaitan dengan pembelajaran dan juga pergerakan sukarela.

"Pemerhatian kami menunjukkan perkembangan sedemikian rupa sehingga penyakit Alzheimer preklinik dicirikan oleh atrofi hippocampal dan kesulitan pemetaan kognitif yang berkaitan, terutama semasa fasa pembelajaran," kata penulis pertama Samantha Allison.

"Ketika penyakit ini berkembang, defisit pemetaan kognitif memburuk (ingatan), caudate terlibat (belajar dan bergerak), dan defisit pembelajaran rute muncul."

Walaupun defisit ini didokumentasikan dengan baik pada pesakit dengan penyakit Alzheimer tahap awal, mereka tidak dipelajari dengan baik pada pesakit yang nampaknya normal yang mungkin maju menuju tahap awal penyakit yang dapat dikenal pasti, status yang dikenali sebagai penyakit Alzheimer praklinikal.

Dalam kajian ini, para penyelidik menggunakan eksperimen navigasi labirin maya untuk memeriksa sama ada masalah khusus dengan pembelajaran laluan dan pembinaan peta kognitif, yang melibatkan kaudate dan hippocampus, masing-masing, dapat dikesan di Alzheimer praklinikal.

Reka bentuk eksperimen ini berpandangan pada hakikat bahawa manusia pada umumnya mencari jalan hidup mereka dengan menggunakan dua bentuk perwakilan dan navigasi spasial yang berbeza.

Dengan navigasi egosentrik, orang bergantung pada pengetahuan masa lalu untuk mengikuti laluan yang dipakai dengan baik, bergerak secara berurutan dari satu mercu tanda ke landasan yang lain sehingga mereka sampai ke tempat tujuan mereka.

Dalam navigasi alententrik, orang menjadi biasa dengan persekitaran gambarnya yang besar dan membuat peta mental mengenai mercu tanda yang ada, yang membolehkan mereka merancang jalan terbaik dan mencari jalan pintas ke destinasi baru.

Peserta dalam kajian ini dipisahkan menjadi tiga kumpulan berdasarkan ujian otak dan cairan tulang belakang yang dapat mengesan biomarker yang ditunjukkan untuk meramalkan perkembangan masa depan plak dan kusut yang berkaitan dengan Alzheimer di otak.

Sekiranya seseorang itu normal secara klinikal namun mempunyai biomarker untuk plak dan kusut yang berkaitan dengan Alzheimer di otak, mereka dianggap mempunyai penyakit Alzheimer praklinikal.

Kajian ini merangkumi 42 individu normal secara klinikal yang tidak mempunyai penanda cecair serebrospinal untuk Alzheimer, 13 individu klinikal normal yang positif untuk penanda ini dan dengan itu mempunyai Alzheimer praklinikal, dan 16 individu dengan gejala tingkah laku yang didokumentasikan pada peringkat awal Alzheimer's.

Semua 71 peserta kajian menghabiskan kira-kira dua jam di komputer desktop yang diuji kemampuan mereka menavigasi labirin maya yang terdiri daripada rangkaian lorong yang saling berkaitan dengan empat corak kertas dinding dan 20 mercu tanda.

Peserta diuji pada dua kemahiran navigasi: seberapa baik mereka dapat belajar dan mengikuti rute yang telah ditetapkan, dan seberapa baik mereka dapat membentuk dan menggunakan peta kognitif persekitaran. Peserta diberi masa 20 minit untuk mempelajari laluan yang ditentukan, atau untuk belajar dan menjelajah labirin dengan tongkat navigasi. Mereka kemudian diuji kemampuan mereka untuk membuat semula laluan atau mencari jalan ke mercu tanda tertentu di persekitaran.

"Orang dengan penanda serebrospinal untuk penyakit Alzheimer praklinikal menunjukkan kesukaran yang besar hanya ketika mereka harus membentuk peta kognitif persekitaran - proses navigasi alokasi, pembelajaran tempat yang berkaitan dengan fungsi hippocampal," kata Head.

"Kumpulan penyakit Alzheimer praklinikal yang sama ini menunjukkan sedikit atau tidak ada kerusakan pada tugas pembelajaran laluan - proses navigasi egosentrik yang lebih berkaitan dengan fungsi caudate."

Jika dibandingkan dengan peserta kajian normal secara kognitif yang tidak mempunyai penanda cecair serebrospinal Alzheimer, mereka yang mempunyai penyakit Alzheimer praklinik mendapat skor yang lebih rendah pada kemampuan mereka untuk mengetahui lokasi objek di persekitaran yang saling berkaitan semasa fasa kajian awal.

Walaupun hasil ini menunjukkan kekurangan dalam kemampuan untuk membentuk peta kognitif, peserta penyakit Alzheimer praklinik akhirnya berjaya mengatasi defisit pembelajaran peta ini, menunjukkan prestasi yang hampir sama seperti peserta normal secara kognitif semasa tugas navigasi mencari jalan berikutnya.

"Penemuan ini menunjukkan bahawa kesukaran navigasi yang dialami oleh orang-orang dengan penyakit Alzheimer praklinikal sebagian berkaitan dengan masalah memperoleh maklumat alam sekitar," kata Kepala. "Walaupun mereka mungkin memerlukan latihan tambahan untuk mempelajari lingkungan baru, kabar baiknya di sini adalah mereka nampaknya menyimpan maklumat yang cukup untuk menggunakan peta kognitif hampir sama dengan rakan kognitif mereka yang normal."

Kepala mengingatkan bahawa kajian ini mempunyai beberapa batasan, termasuk ukuran sampel yang relatif kecil dan kurangnya maklumat langsung mengenai kawasan otak dan jaringan yang berperanan dalam navigasi spasial dan mencari jalan.

Walau bagaimanapun, Allison menyatakan, "Kami sedang menyiasat bagaimana kawasan otak yang terkena dampak awal selama penyakit ini berkaitan dengan defisit pemetaan kognitif pada sampel individu yang lebih besar dengan penyakit Alzheimer."

Dalam konteks keterbatasan ini, penyelidikan semasa menunjukkan defisit penyakit Alzheimer preklinikal yang signifikan dalam aspek pemetaan kognitif dengan pemeliharaan relatif dalam pembelajaran rute.

Sebaliknya, orang yang mengalami kekurangan ingatan dan masalah tingkah laku lain yang berkaitan dengan penyakit Alzheimer peringkat awal mengalami kesukaran yang jelas baik dalam mempelajari rute yang telah ditetapkan dan dalam mencari jalan mereka sendiri ke mercu tanda baru.

"Pola ini konsisten dengan penurunan integriti hippocampal sebelum perubahan dalam caudate," kata Head.

"Penemuan ini menunjukkan bahawa tugas navigasi yang dirancang untuk menilai strategi pemetaan kognitif dapat mewakili alat yang kuat untuk mengesan perubahan kognisi penyakit Alzheimer yang paling awal."

Pasukan penyelidik menyatakan bahawa kehadiran penanda cecair serebrospinal untuk Alzheimer praklinikal tidak menjamin bahawa seseorang akan terus mengembangkan Alzheimer.

"Penyelidikan masa depan harus mengkaji apakah defisit pemetaan kognitif pada individu di Alzheimer praklinikal dikaitkan dengan peningkatan risiko mengembangkan Alzheimer simptomatik," kata mereka.

Sumber: Universiti Washington, St. Louis