Alzheimer hastalığının gelişim sürecinde talamik bağlantısallık değişiklikleri
Thalamic connectivity changes along the progression of the alzheimer's disease
Yazar: EMRE HARI
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizyoloji = Physiology ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Anatomi = Anatomy ; Bağlantılılık = Connectedness ; Manyetik rezonans görüntüleme = Magnetic resonance imaging ; Nörogörüntüleme = Neuroimaging

Özet:
Alzheimer hastalığında (AH) görülen semptomların ortaya çıkmasından çok daha önce nöropatolojik değişikliklerin meydana geldiği ileri sürülmüştür; fakat bu nöropatolojik değişikliklerin AH'nin gelişimi sırasındaki yayılımının Papez devresinin temel bileşenlerinden olan anteriyor talamik çekirdeklere (ATN) olan etkisi tam olarak bilinmemektedir. Bu amaçla, AH'nin gelişim sürecinde yer alan AH'ye bağlı demans (AHD), Hafif Kognitif Bozukluk (HKB) ve Subjektif Kognitif Bozukluk (SKB) grupları arasında AH'de etkilendiği bilinen yapıların ve ATN'nin dinlenim durumundaki fonksiyonel bağlantısallığının incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada bilimsel bir araştırma projesine ait 18 AHD tanılı, 44 HKB tanılı ve 26 SKB tanılı hastanın klinik değerlendirme test skorları ve fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRG) verileri kullanılmıştır. İlk aşamada FreeSurfer yazılım paketi kullanılarak bütün katılımcılar için kişiye özgü olarak kortikal parselasyon ve subkortikal segmentasyon işlemleri yapılmış ve analizlerde kullanılacak olan yapılar elde edilmiştir. Daha sonra fMRG verisi anatomik veri uzayına taşınarak seçilen ilgi bölgeleri ile çakıştırılmıştır. Son olarak ise, seçilen ilgi bölgesi (ROI) çiftlerinin ortalama zaman serileri arasındaki korelasyon katsayıları hesaplanarak fonksiyonel bağlantısallık değişimleri elde edilmiştir. AH'nin ileri evresinde, olağan durum ağının temel yapılarından biri olan posterior singulat korteksin retrosplenial korteks (RSC) ve anteriyor singulat korteks ile arasındaki bağlantısallığının azaldığı bulunmuştur. Bu bulguya ek olarak, RSC ve subikulum arasındaki bağlantısallığın da azaldığı saptanmıştır. Bu bulgular AH'deki tau yayılımının singulum yolu üzerinden ilerleyiş gösterdiğini desteklemektedir. Ayrıca AHD'de ATN'nin frontopolar korteks ile olan bağlantısallığının azaldığı saptanırken hastalığın erken evrelerinde ATN'de bağlantısallık değişimi gözlenmemiştir. Bulgularımız, DMN'nin çekirdek yapıları arasındaki fonksiyonel bağlantısallık azalmasıyla geçmiş nörogörüntüleme çalışmalarını desteklerken, AH gelişim sürecinde talamasun frontal bağlantılarının görece geç dönemde etkilendiği bakımından nörobiyolojik değişiklikler hakkındaki bilgilere katkıda bulunur. Bu bulguların daha geniş gruplar dahil edilerek ve ultra yüksek çözünürlüklü görüntüleme metotları kullanılarak yapılacak çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Neuropathological alterations take place before Alzheimer's disease (AD) symptoms start to appear. However, in the period of the disease progression, the effect of these neuropathological alterations spread to anterior thalamic nuclei (ATN), which are one of the basic components of the Papez circuit. Therefore, present study aims to examine the functional connectivity changes of the structures affected in AD including the ATN during resting state along the AD progression that consists of Subjective Cognitive Impairment (SCI), Mild Cognitive Impairment (MCI) and Dementia due to Alzheimer's Disease (ADD). In this study, clinical assessment scores and functional magnetic resonance imaging (fMRI) data from 18 patients with ADD, 44 patients with MCI and 26 patients with SCI, who took part in a previous study, were analyzed. In the first step, cortical parcellation and subcortical segmentation were applied on the anatomic MRI data of each patient by FreeSurfer software in order to obtain the structures among which the functional connectivity is analyzed. On the next step, fMRI data is spatially registered to the anatomic regions of interest (ROI). On the last step, functional connectivities between pairs of ROIs were obtained by computing correlation coefficients between mean time series of each ROI pair. The posterior cingulate cortex as one of the basic hubs of default mode network (DMN) decreased its functional connectivity with retrosplenial cortex (RSC) and anterior cingulate cortex in ADD stage in addition to the decreased connectivity between the RSC and subiculum. These findings are in line with the hypothesis that in ADD the Tau-protein is spread through the cingulum path to DMN nodes. Furthermore, the connectivity of the ATN with frontopolar cortex was declined in ADD, while no ATN connectivity change was observed in earlier stages of the disease. Our findings, while supporting previous functional neuroimaging studies related with the decreased functional connectivity among core structures of the DMN, contribute to the knowledge on neurobiological changes along the AD progression in terms of the relatively late inclusion of the thalamus with its frontal connections. Subsequent studies with larger samples and ultra-high resolution imaging methods are needed to confirm this important result.