Associations entre les capacités des fonctions exécutives, l'eau gratuite et la microstructure de la matière blanche au début de la vieillesse, partie 1

ABSTRAIT

Arrière-plan:

Des études ont étudié la microstructure de la substance blanche sur les déficiences cognitives en fin de vie, avec des mesures d'anisotropie fractionnaire (AF) et de diffusivité moyenne (MD) censées capturer la démyélinisation et la dégradation axonale.

Les troubles cognitifs en fin de vie sont un symptôme dans lequel la mémoire des personnes diminue progressivement et leur capacité de réflexion ralentit avec l'âge. Bien qu’il s’agisse d’un phénomène courant chez les personnes âgées, les troubles cognitifs sont beaucoup moins fréquents chez les personnes qui parviennent à maintenir une attitude positive.

Diverses études ont montré que le maintien de la santé physique et mentale est très bénéfique pour prévenir et atténuer les troubles cognitifs plus tard dans la vie. Concrètement, les points suivants sont très importants :

Tout d’abord, restez en bonne santé. L'activité physique et l'exercice peuvent non seulement rendre le fonctionnement du corps plus sain, mais, plus important encore, ils ont un grand effet protecteur sur les capacités cognitives du cerveau. Par conséquent, un exercice et une activité physique modérés peuvent aider les gens à maintenir leur clarté mentale et leur santé physique au cours de leurs dernières années, et à prévenir les troubles cognitifs avant qu’ils ne surviennent.

Deuxièmement, adoptez une attitude positive. Les plaintes et les pensées négatives nuisent sans aucun doute à la santé physique et mentale. À l’inverse, une attitude positive et optimiste peuvent réduire considérablement le risque de troubles cognitifs. Par conséquent, il est recommandé aux personnes âgées de participer à davantage d'activités sociales pour garder leur réflexion active, et elles peuvent également acquérir de nouvelles compétences pour améliorer leur niveau cognitif, comme la langue, la musique, etc.

Troisièmement, le régime alimentaire doit être sain. Pour les personnes âgées, la nutrition diététique est également extrêmement importante. Se concentrer sur un régime alimentaire faible en gras, en sucre, en sel et riche en protéines, et consommer un régime alimentaire contenant à la fois des fruits, des légumes et des grains entiers peut protéger la santé du corps et du cerveau et réduire les dommages causés aux capacités cognitives. par la maladie.

Enfin, nous devons être clairs sur le fait que les troubles cognitifs tardifs sont une maladie qui peut être évitée grâce au changement personnel et à l’autogestion. Grâce aux méthodes et aux ajustements de vie ci-dessus, les personnes âgées peuvent mieux tirer le bonheur de la vie et réduire le risque de déficience cognitive. On peut voir que nous devons améliorer la mémoire, et la Cistanche deserticola peut améliorer considérablement la mémoire, car la Cistanche deserticola est une matière médicinale traditionnelle chinoise qui a de nombreux effets uniques, dont l'un est d'améliorer la mémoire. L’efficacité de la viande hachée vient des différents ingrédients actifs qu’elle contient, notamment des acides, des polysaccharides, des flavonoïdes, etc. Ces ingrédients peuvent favoriser la santé cérébrale de diverses manières.

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Cependant, de nouvelles méthodes de post-traitement permettent d'isoler l'eau libre (FW), qui capture les apports de fluides extracellulaires tels que l'atrophie et la neuroinflammation, à partir des composants tissulaires.

La FW semble également être très pertinente pour les troubles cognitifs en fin de vie. Ici, nous avons évalué si les fonctions exécutives sont associées à FW, et FA et MD corrigés pour FW (FAFWcorr et MDFWcorr).

Méthode:

Nous avons examiné 489 hommes non déments dans le cadre de l'étude VETSA (Vietnam Era Twin Study of Aging) âgés en moyenne de 68 ans. Deux facteurs latents capturant la « fonction exécutive commune » et les processus « spécifiques à la mémoire de travail » ont été estimés sur la base de 6 tâches.

Les analyses se sont concentrées sur 11 zones corticales de substance blanche selon trois paramètres : FW, FAFWcorr et MDFWcorr.

Résultats:

Une meilleure « fonction exécutive commune » était associée à un FW inférieur dans 9 des 11 secteurs. Il n'y avait aucune association significative avec les mesures intracellulaires après correction du taux de fausses découvertes. Les effets sont également apparus du fait des individus atteints de MCI (13,7 % de l'échantillon).

Les tâches spécifiques à la mémoire de travail ont montré certaines associations avec FAFWcorr, y compris la partie triangulaire du gyrus frontal inférieur. Il n'y avait aucune preuve que la réserve cognitive (c'est-à-dire la capacité cognitive générale évaluée au début de l'âge adulte) modérait ces associations entre la fonction exécutive et la FW ou l'AF.

Discussion:

Les capacités des fonctions exécutives au début de la vieillesse sont principalement associées au liquide extracellulaire (FW) par opposition à la substance blanche (FAFWcorr ou MDFWcorr). Les analyses de modération suggèrent que la réserve cognitive ne joue pas un rôle important dans ces associations, du moins dans cet échantillon d'hommes non déments.

1. Introduction

Les fonctions exécutives (FE) sont des capacités de contrôle cognitif qui régulent la pensée et l'action (Friedman et Miyake, 2017 ; Miyake et Friedman, 2012). Les FE font partie des premières capacités cognitives à décliner avec le vieillissement, avec un amincissement cortical se produisant dans les régions cérébrales associées (Bakkour, Morris, Wolk et Dickerson, 2013 ; Buckner, 2004 ; Fjell et al., 2009 ; Huizinga, Dolan et van der Molen, 2006).

Les déficits de FE sont également importants aux premiers stades de la maladie d'Alzheimer et des troubles cognitifs légers (MCI ; Baudic et al., 2006 ; Junquera et al., 2020 ; Kirova, Bays et Lagalwar, 2015 ; Ramanan et al., 2017), ce qui rend leur étude est d'une importance cruciale concernant le vieillissement cognitif. Cependant, la nature multiforme des FE a entravé notre compréhension de leurs associations avec la structure du cerveau.

Le but de cette étude était de faire la lumière sur les substrats neuronaux de la FE au début de la vieillesse (âge moyen 68 ans) en examinant les associations avec la microstructure de la substance blanche tout en tenant également compte de l'eau libre (FW), un liquide extracellulaire qui peut être isolé des tissus dans des mesures de fractionnement. anisotropie (FA) et diffusivité moyenne (MD) à l'aide de techniques de post-traitement (Pasternak et al., 2009).

De plus, pour faire progresser notre compréhension du rôle possible de la réserve cognitive dans ces associations, nous avons évalué si ces associations étaient modérées par les capacités cognitives générales mesurées chez les jeunes adultes (âge moyen de 20 ans).

2. Cadre de la fonction exécutive

Les FE capturent un ensemble hétérogène de processus, avec des mesures comprenant généralement des tests d'inhibition de la réponse prépuissante, de mise à jour de la mémoire de travail et/ou de changement d'ensemble de tâches (Miyake et Friedman, 2012 ; Miyakeet al., 2000).

Ces processus EF sont modérément à fortement corrélés les uns aux autres, en particulier au niveau du construit latent (Friedman et al., 2008 ; Gustavson et al., 2018b ; Miyake et al., 2000 ; Vaughan et Giovanello, 2010).

Un modèle très influent – ​​le modèle unité/diversité – a mis en évidence cette variance commune dans plusieurs sous-domaines de FE et la modélise comme un facteur latent de « FE commun » (Friedmanet al., 2008 ; Gustavson et al., 2018b ; Miyake et Friedman, 2012). ).

La variance générale reflétée dans Common EF représente les capacités de gestion des objectifs nécessaires pour lancer une tâche et poursuivre des actions orientées vers un objectif face à d'autres distractions (Friedman et Miyake, 2017 ; Miyake et Friedman, 2012), et ce modèle a démontré une bonne adéquation dans une gamme d’échantillons tout au long de la vie (Engelhardt et al., 2015 ; Freis et al., 2021 ; Friedman et al., 2016 ; Gustavson et al., 2018a).

En fonction de la disponibilité des données, d'autres facteurs sont adaptés pour capturer la variance spécifique à un sous-domaine EF et non aux autres (par exemple, la variance spécifique à la mémoire de travail).

La variance spécifique à la mémoire de travail présente un intérêt particulier car elle a été proposée pour refléter le déclenchement dans les noyaux gris centraux (Friedman et Miyake, 2017), mais elle est également fortement corrélée génétiquement à l'intelligence (Friedman et al., 2008 ; Gustavson et al., 2022a). ce qui suggère que ses corrélats neuronaux pourraient être distribués dans tout le cerveau.

Dans l’échantillon VETSA (Vietnam Era Twin Study of Aging) analysé ici, notre modèle de FE comprend des facteurs communs de FE et de mémoire de travail spécifiques, qui démontrent tous deux une forte stabilité à travers l’âge moyen (Gustavson et al., 2018a).

Le déclin longitudinal du facteur EF commun au cours des trois premières vagues de VETSA (âge moyen de 56 à 68 ans) est également associé à des scores de risque génétiques plus élevés pour la maladie d'Alzheimer (Gustavson et al., 2022b) et à un déclin cognitif subjectif autodéclaré plus important au cours de la même fenêtre (Gustavson et al., 2022b). al., 2021).

Ces résultats soulignent l’importance d’étudier les corrélats neuronaux de la FE pendant la transition de la fin de la cinquantaine au début de la vieillesse.

3. Mesure de la microstructure de la substance blanche

Les mesures les plus courantes pour évaluer la microstructure de la substance blanche dans les études sur le vieillissement cognitif sont la FA et la MD.

FA quantifie la diffusion directionnelle au sein d'un voxel donné (avec une FA plus élevée correspondant à une directionnalité plus forte) et est censée représenter la densité et la cohérence des régions de matière blanche.

MD représente la diffusivité moyenne des molécules d'eau dans un voxel, quelle que soit la direction et peut refléter une réduction du neuropile ou une augmentation du liquide céphalo-rachidien (Alexander, Lee, Lazar et Field, 2007 ; Clark et al., 2011 ; Selemon et Goldman-Rakic ,1999). En règle générale, une meilleure fonction cognitive est associée à un AF plus élevé et à une MD inférieure (Bennett et Madden, 2014 ; Charlton et al., 2006 ; Mabbott et al., 2006).

Les tendances liées à l'âge indiquent que l'AF augmente au début de l'âge adulte avant de diminuer tout au long de la vie (Westlye et al., 2010), tandis que MD affiche la tendance opposée (diminuant au début de l'âge adulte avant d'augmenter plus tard dans la vie).

Ainsi, on pense qu'une réduction de l'AF chez les populations plus âgées est associée à la dégradation axonale et à la démyélinisation (Beaulieu, 2002) et au déclin cognitif du vieillissement normal et de la MA (Bozzali et al., 2012 ; Cremerset al., 2016 ; Kennedy et Raz, 2009 ; Mielke et coll., 2012).

En revanche, une augmentation de la DM au cours du vieillissement normal et de la MA peut refléter une réduction de l'augmentation des neuropilor dans le liquide céphalo-rachidien (Alexander et al., 2007 ; Clark et al., 2011 ; Selemon et Goldman-Rakic, 1999).

Il est important de noter que de nouvelles techniques de post-traitement permettent désormais d'isoler le liquide extracellulaire (FW) des composants tissulaires de la microstructure de la matière blanche (Pasternak et al., 2009).

De telles mesures donnent des mesures FA et MD qui sont corrigées pour FW et donc axées sur la diffusion intracellulaire (ci-après, FAFWcorr et MDFWcorr). Au-delà de cela, la FW peut être utile car elle est associée à des évaluations cognitives objectives et à un changement cognitif (Archer et al., 2020), à un déclin cognitif auto-perçu (Archer et al., 2021) et est élevée dans le MCI et la MA (Maier-Hein et al., 2015) même après correction des hyperintensités de substance blanche (Dumontet al., 2019).

De plus, de telles mesures cognitives ne semblent pas associées aux mesures FAFWcorr et MDFWcorr (Archer et al., 2020), soulevant ainsi la possibilité que les résultats antérieurs pour FA et MD aient pu être motivés par FW. On pense que les mesures FW représentent une combinaison de FW dans l’espace extracellulaire et de contamination par FW provenant du liquide céphalo-rachidien dans les voxels adjacents.

Une augmentation du FW peut également indiquer une neuroinflammation, une atrophie ou une dégradation des membranes cellulaires de myéline (Dumont et al., 2019 ; Gullett et al., 2020 ; Pasternak, Shenton et Westin, 2012). Par conséquent, leur étude continue de la cognition à travers la quarantaine et au début de la vieillesse aidera à faire la lumière sur les changements neurocognitifs et le risque de MA.

4. Fonction exécutive et microstructure de la substance blanche

Dans l'une des rares études portant sur de jeunes adultes à examiner la microstructure de la matière blanche à l'aide d'un facteur EF commun, les différences individuelles dans le FE commun étaient associées à une plus grande FA dans le fascicule longitudinal supérieur droit (SLF). Ils ont quitté le rayonnement thalamique antérieur (Smolker, Friedman, Hewitt et Banich, 2018). La spécificité de la mise à jour de la mémoire de travail n'était pas associée aux mesures de la microstructure de la substance blanche et la capacité spécifique au déplacement était associée à la DM dans l'ensemble du cerveau. Cependant, comme indiqué ci-dessus, il n'est pas clair si les résultats des mesures FA et MD de ces travaux antérieurs peuvent être influencés par FW.

Les études portant sur des échantillons d'adultes plus âgés qui ont examiné les associations entre les FE et les FW présentaient des proportions relativement élevées d'individus atteints de MCI ou de démence et se sont concentrées sur des scores composites de FE qui mettent en lumière des aspects communs mais non spécifiques des FE (Archer et al., 2020 ; Ji et al. ,2017 ; Maillard et al., 2019).

Par exemple, dans une étude portant sur 319 adultes âgés(H=72–73 ans ; 49 % MCI), la FE était associée à un FW inférieur dans plusieurs voies corticales de la substance blanche, notamment le fornix, le fascicule longitudinal inférieur, le tapetum, le fascicule unciné, & faisceau cingulum, mais non associé à FAFWcorr dans ces mêmes régions (Archer et al., 2020).

Another study (M = 78 years; >50 % MCI ou démence) ont démontré que les niveaux de base de FW global étaient associés à des changements transversaux et longitudinaux de la FE et de la mémoire épisodique, mais que FAFWcorr et MDFWcorr n'étaient pas associés à la FE ou à la mémoire (Maillard et al., 2019).

Enfin, chez les patients atteints de MA, la FW était associée à des FE dans presque toutes les régions de la substance blanche, ainsi qu'à une FA plus faible dans les fibres bilatérales frontales, pariétales et occipitales (Ji et al., 2017).

Ces résultats soulignent l'importance de modéliser directement les études FW sur les FE, car les FE communes peuvent être principalement associées au liquide extracellulaire (c'est-à-dire FW) plutôt qu'à la microstructure intracellulaire de la substance blanche (c'est-à-dire FA et MD), les associations avec l'AF étant observées uniquement chez les patients atteints de FE. démence.

Les mesures de diffusion extracellulaire peuvent être plus sensibles aux différences subtiles d'intégrité structurelle par rapport aux mesures intracellulaires. Par conséquent, la FW représente une mesure particulièrement pertinente pour évaluer la santé du cerveau au début de la vieillesse.

De plus, comme les études se sont concentrées sur des mesures composites, elles n'ont pas examiné si ces associations avec FW sont observées pour CommonEF par rapport à d'autres composants spécifiques du FE (par exemple, spécifiques à la mémoire de travail).

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