Abstract
Onderzoek met functionele magnetische resonantiebeeldvorming in rusttoestand (RS-fMRI) heeft gecorreleerde neuronale activiteit tussen ruimtelijk verspreidde hersengebieden onthuld die veranderd is bij neurodegeneratieve aandoeningen. Recente ontwikkelingen in RS-fMRI-analysetechnieken laten zien dat deze correlaties niet noodzakelijk constant zijn en een dynamische wisselwerking tonen tussen transiënte hersenstaten van functionele connectiviteit (FC) die op korte tijdschaal optreden. Co-activatiepatronen (CAP's) zijn voorbeelden van dergelijke voorbijgaande staten die zijn teruggevonden in meerdere species, neuronale correlaten hebben, en nauwkeurig onderscheid kunnen maken tussen knaagdieren van transgene modellen van de ziekte van Alzheimer (AD) en hun wildtype nestgenoten. Of ze de ernst van individuele ziekten, gemeten met gedragsgegevens of pathologische kenmerken van AD, statistisch kunnen voorspellen, is echter nog niet getest. In het laatste decennium zijn op bloed gebaseerde biomarkers (BBM's) van AD-pathologie naar voren gekomen als een meer kosteneffectieve en betrouwbare optie in vergelijking met meer invasieve benaderingen zoals cerebrospinaal vocht of amyloïde positronemissietomografie. Hun relatie met de veranderingen in het functionele netwerk van de hersenen bij AD is echter nog niet onderzocht.
Het primaire doel van dit voorstel is om de relatie te onderzoeken tussen veranderingen in RS-CAP's, prestaties op gedragstaken van het werkgeheugen en op bloed gebaseerde biomarkers van amyloïde, tau en neurodegeneratie gemeten in dezelfde dieren. In een lopend onderzoek dat ik mede begeleid bij het Bio-Imaging Lab, hebben we al RS-fMRI-gegevens verzameld bij TgF344-AD-modelratten en hun wildtype nestgenoten op de leeftijd van 4 en 10 maanden en hebben we de CAP-analyse uitgevoerd. We hebben significante veranderingen gevonden in functionele co-activaties van belangrijke regio's die betrokken zijn bij AD in een van de CAP's. Het werkgeheugen, beoordeeld bij deze dieren op de leeftijd van 10-10.5 maanden, bleek verminderd te zijn. Ten slotte hebben we ook bloedmonsters van deze dieren afgenomen op het tijdstip van 11 maanden, die nog moeten worden geanalyseerd. Met dit project stellen we voor om de bloedmonsters te analyseren op markers van AD-pathologie en vervolgens te onderzoeken of CAP-veranderingen bij individuele dieren de niveaus van markers daarin statistisch kunnen voorspellen/verklaren met behulp van een kruisgevalideerde machine-learning benadering. We willen ook het gecombineerde vermogen van CAPs en BBMs onderzoeken om afwijkingen in het werkgeheugen bij deze dieren te voorspellen. De bevindingen uit dit project zullen niet alleen een nieuwe dimensie toevoegen aan het lopende onderzoek door AD-pathologie, gedrag en dynamische functionele connectiviteit met elkaar in verband te brengen, maar zullen ook dienen als referentie voor toekomstige RS-fMRI-studies van andere neurodegeneratieve aandoeningen waarbij CAP-analyse toegepast wordt.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)