ナビゲーションの問題がアルツハイマー病を予測する

新しい研究は、コンピュータ化された迷路を交渉する難しさがアルツハイマー病の初期の指標であるかもしれないことを示唆しています。

研究者らは、臨床的兆候が明らかになる前に、空間ナビゲーションの困難さが増すことがアルツハイマー病の予兆であると判断しました。

「これらの調査結果は、コグニティブマッピング戦略を評価するために設計されたナビゲーションタスクが、認知における最も初期のアルツハイマー病関連の変化を検出するための強力な新しいツールを表す可能性があることを示唆しています」

「認知マップのスキルを評価するためにこの研究で使用された空間ナビゲーションタスクは、エピソード記憶の標準的な心理測定タスクよりも前臨床アルツハイマー病の検出に敏感でした」と彼女は言った。

疾患を前臨床的に検出することは、診断につながる症状が現れる前に発生するアルツハイマー関連の脳の変化の存在を検出することと定義されています。

研究結果はアルツハイマー病のジャーナル。この調査結果は、アルツハイマー病の悪影響が脳のどこに最初に現れるか、および他の脳領域への疾患の進行に関する現在の考えと一致しています。

以前の研究では、ナビゲーションの問題はアルツハイマー病の個人で早期に発生することが示されています。これらの障害は、アミロイドプラークの増加やタウのもつれ、その他の脳の前頭前皮質、海馬、尾状核の悪化や収縮の兆候と関連している可能性があります。

海馬は、アルツハイマー病に関連する損傷の初期の標的として十分に確立されています。この脳領域は、長期記憶の記憶、新しい環境の認識、認知マップの作成に関連しています。さらに、尾状核は、学習と随意運動に関連する脳の領域です。

「私たちの観察は、前臨床のアルツハイマー病が海馬の萎縮と、特に学習段階における関連する認知マッピングの困難を特徴とするような進行を示唆しています」と筆頭著者のサマンサアリソンは述べました。

「病気が進行すると、認知マッピングの障害が悪化し（記憶）、尾状核が関与し（学習と運動）、経路学習の障害が発生します。」

これらの赤字は、初期アルツハイマー病の患者で十分に文書化されていますが、前臨床アルツハイマー病として知られている状態である、疾患の特定可能な初期段階に向かって進んでいると思われる一見正常な患者では十分に研究されていません。

この研究では、研究者は仮想迷路ナビゲーション実験を使用して、経路学習と認知地図作成に関する、尾状核と海馬それぞれに関連する特定の問題が前臨床のアルツハイマー病で検出できるかどうかを調べました。

実験の設計は、人間が一般的に2つの異なる形式の空間表現とナビゲーションを使用して生活の中で自分の道を見つけるという事実に基づいています。

自己中心的なナビゲーションでは、人々は過去の知識に頼り、使い古したルートをたどり、目標の目的地に到達するまで、あるランドマークから別のランドマークに順次移動します。

アロセントリックナビゲーションでは、人々は周囲の全体像に慣れ、既存のランドマークのメンタルマップを作成します。これにより、利用可能な最良のルートをプロットし、新しい目的地へのショートカットを見つけることができます。

この研究の参加者は、脳と脊髄液のテストに基づいて3つのグループに分けられました。これらは、アルツハイマー病に関連するプラークと脳のもつれの将来の進展を予測するバイオマーカーを検出できます。

人が臨床的には正常であるが、アルツハイマー病に関連するプラークや脳のもつれのバイオマーカーがある場合、それらは前臨床のアルツハイマー病であると見なされます。

この研究には、アルツハイマー病の脳脊髄液マーカーが欠如している臨床的に正常な42人、これらのマーカーが陽性であり、したがって前臨床のアルツハイマー病であった13人の臨床的に正常な個人、および初期アルツハイマー病の行動症状が記録されている16人が含まれていました。

71人の研究参加者全員が、4つの壁紙パターンと20のランドマークを持つ相互接続された一連の廊下で構成される仮想迷路をナビゲートする能力についてテストされているデスクトップコンピューターで約2時間費やしました。

参加者は、2つのナビゲーションスキルについてテストされました。事前に設定されたルートをどれだけ上手に学習および追跡できるか、および環境の認知マップをどのように形成および使用できるかです。参加者には、指定されたルートを学習するか、ナビゲーションジョイスティックで迷路を調べて探索するために20分が与えられました。次に、ルートを再作成する能力、または環境内の特定のランドマークへの道を見つける能力についてテストされました。

「前臨床アルツハイマー病の脳脊髄マーカーのある人々は、環境の認知地図、つまり海馬機能に関連する同心中心の場所学習ナビゲーションプロセスを形成する必要があった場合にのみ、重大な困難を示しました」とHead氏は語った。

「この同じ前臨床アルツハイマー病グループは、経路学習タスクに障害をほとんど、またはまったく示しませんでした—尾側機能とより密接に関連する自己中心的なナビゲーションプロセス。」

アルツハイマー病の脳脊髄液マーカーを欠いた認知的に正常な研究参加者と比較した場合、前臨床のアルツハイマー病の患者は、最初の研究フェーズ中に、環境内のオブジェクトの位置を相互に関連して学習する能力が低く評価されました。

これらの結果は、認知マップを形成する能力の障害を示唆していますが、前臨床のアルツハイマー病の参加者は、最終的にこれらのマップ学習の障害を克服し、その後の経路探索ナビゲーションタスク中に、認知障害のない参加者とほぼ同じように機能しました。

「これらの調査結果は、前臨床のアルツハイマー病の人々が経験するナビゲーションの問題は、環境情報の取得の問題に一部関連していることを示唆しています」とヘッド氏は語った。 「彼らは新しい環境を学ぶために追加のトレーニングを必要とするかもしれませんが、ここでの良いニュースは、彼らが認知マップを使用するのに十分な情報を保持しているように見えるだけでなく、彼らの認知的に正常な対応物を持っているようです。

現在の研究には、サンプルサイズが比較的小さいことや、空間ナビゲーションや経路探索に役割を果たしている脳の領域やネットワークに関する直接的な情報がないことなど、いくつかの制限があることを警告しています。

しかしアリソン氏は、「現在、疾患の初期段階で脳の領域がどのように影響を受けたかを、前臨床のアルツハイマー病患者のより多くのサンプルにおける認知マッピング障害とどのように関連しているかを調査しています。」

これらの制限のコンテキスト内で、現在の調査は、経路学習における相対的な保存を伴う認知マッピングの側面において、前臨床のアルツハイマー病に関連する重大な赤字を示しています。

対照的に、初期のアルツハイマー病に関連する記憶喪失やその他の行動上の問題を経験している人々は、確立された経路を学習することと、新しいランドマークへの自分の道を見つけることの両方に明らかな困難がありました。

「このパターンは、尾状核が変化する前の海馬の完全性の減少と一致している」とヘッドは述べた。

「これらの調査結果は、認知マッピング戦略を評価するために設計されたナビゲーションタスクが、認知における非常に初期のアルツハイマー病関連の変化を検出するための強力なツールを表す可能性があることを示唆しています。」

研究チームは、前臨床のアルツハイマー病の脳脊髄液マーカーの存在が、人が本格的なアルツハイマー病を発症することを保証するものではないことを指摘しています。

「将来の研究では、前臨床のアルツハイマー病の個人の認知マッピング障害が症候性のアルツハイマー病を発症するリスクの増加に関連しているかどうかを調べる必要があります」と彼らは言った。

出典：ワシントン大学、セントルイス