Beyin entrensek bağlantısallık ağlarında basit duysal uyaranlarla oluşturulan modülasyonun kognitif performansla ilişkisi
The relationship of modulation generated in brain intrinsic connectivity networks by simple sensory stimuli and cognitive performance
Yazar: SELEN GÜR ÖZMEN
Danışman: PROF. DR. TAMER DEMİRALP
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinirbilimler Ana Bilim Dalı / Sinirbilim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Nöroloji = Neurology ; Psikoloji = Psychology ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Hafif kognitif bozukluk = Mild cognitive impairment ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Bu tezin amacı, beynin entrensek bağlantısallık ağlarının (EBA) basit duysal uyaranlarla modülasyonunun hafif kognitif değişimlere daha duyarlı nörogörüntüleme belirteçleri olma kapasitesinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, Alzheimer hastalığı sürekliliğindeki 88 olgunun fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRG) ve nöropsikolojik test (NPT) verileri analiz edilmiştir. Veriler, 21 Alzheimer hastalığı demansı (AHD), 34 hafif kognitif bozukluk (HKB) ve 33 subjektif kognitif bozukluk (SKB) olgusundan dinlenim durumunda ve 20 Hz frekansta titreşen ışık uyaranı bloklarını içeren bir oturumda kaydedilmiştir. Kognitif değişimleri objektif olarak değerlendirmek için kullanılan NPT'ler ise Serbest ve İpuçlu Seçici Hatırlama Testi (SİSHT), Revize Addenbrooke Kognitif Değerlendirme (AKD-r), İleri Sayı Menzili (İSM), İz Sürme (İST), Stroop (ST), Hayvan Sayma (HST), Kontrollü Kelime Çağırışım (K-A-S), Geriye Doğru Sayı Uzamı (GDSUT), Çizgi Yönü Belirleme (ÇYBT), Benton Yüz Tanıma (BYTT) ve Boston Adlandırma (BAT) testlerini içermekteydi.
Dinlenim durumu fMRG (dd-fMRG) verileri üzerinde başlıca EBA tohum bölgelerini temel alan fonksiyonel bağlantısllık (FB) analizlerinde dikkat çekerlik ağı (DÇA)-anterior singülat korteks (DÇA-ASK) (p=0.000042), DÇA-sol anterior insula (DÇA-sol AI) (p=0.000086), DÇA-sağ anterior insula (SN-sağ AI) (p =0.000083) ve olağan durum ağı (ODA)-posterior singülat korteks (ODA-PSK) (p=0.003084) tohumlarında, tümü AHD evresinde anlamlı düşüş gösteren bağlantısallıklar saptandı. Öte yandan, 20 Hz frekansta titreşen ışıkla kaydedilen fMRG verileriyle gerçekleştirilen bağlantısallık analizlerinde ise frontoparietal ağ (FPA)-sağ lateral prefrontal korteks (FPA-sağ LPFK) tohumu ile prekuneus arasında HKB evresinde SKB evresine göre anlamlı artan, AHD evresinde ise tekrar azalan bir FB değişimi saptandı (p=0.000212). Bu FB değişiminin AH sürekliliğindeki erken kognitif değişime gösterdiği daha yüksek duyarlılık, basit duysal uyaranlarla oluşturulan EBA modülasyonlarının erken, hafif kognitif bozulmanın tespitinde kullanılabileceğine yönelik önemli bir bulgudur. Bu son bulgu da dahil olmak üzere EBA değişimleriyle spesifik kognitif test skorları arasındaki anlamlı korelasyonlar, EBA değişimlerinin kognitif performansın nesnel değerlendirilmesi için uygun araçlar olduğunu desteklemektedir.

Abstract:
The aim of this thesis is to investigate whether the modulation of brain's intrinsic functional connectivity networks (ICN) by simple sensory stimuli may provide more sensitive neuroimaging markers for mild cognitive changes. For this pupose, the functional magnetic resonance imaging (fMRI) and neuropsychological test (NPT) data of 88 cases in Alzheimer's disease (AD) continuum (ADC) were evaluated retrospectively. The data were collected from 21 cases with AD dementia (ADD), 34 cases with mild cognitive impairment (MCI) and 33 cases with subjective cognitive impairment (SCI) during resting state and during a session consisting of rest and visual stimulation blocks with flickering light at 20 Hz. The NPTs for the evaluation of objective cognitive changes consisted of the free cued recall test (FCSRT), Addenbrooke cognitive examination-revisited (ACE-R), forward digit span (FDS), trail making (TMT), Stroop (ST), animal fluency (AFT), controlled word association (CWA), backward digit span (BDS), judgement of line orientation (JLO), Benton face recognition (BFR) and Boston naming (BNT) tests.
The functional connectivity (FC) analyses on the resting-state fMRI (rs-fMRI) data based on the main seed regions of the ICNs revealed connectivity differences for the salience network (SN)-anterior cingulate cortex (SN-ACC) (p=0.000042), SN-left anterior insula (SN-leftAI) (p=0.000086), SN-right anterior insula (SN-right AI) (p=0.000083) and the default mode network (DMN)-posterior cingulate cortex (p=0.003084) seeds, all significantly decreasing in the ADD stage. On the other hand, the connectivity analysis on the fMRI data recorded during 20 Hz flickering light revealed a significant increase in the FC of the frontoparietal network-right lateral prefrontal cortex (FP-right LPFC) seed with the precuneus in the MCI stage compared with the SCI stage, which was decreasing back in the ADD stage (p=0.000212). The higher sensitivity of this FC change to early cognitive decline in AD continuum points to the usability of ICN modulations by simple sensory stimuli in the diagnosis of early, mild cognitive impairments. The significant correlations of the ICN changes including this latter one with specific cognitive test scores support further the relevance of the ICN changes in evaluating the cognitive performance.