Ubrizgavanje radioaktivnih izotopa za praćenje metabolizma glukoze u mozgu. Uzorkovanje cerebrospinalne tekućine putem lumbalne punkcije. Prodiranje u mozak pomoću X-rays radi stvaranja jasne slike osjetljivog, mekog moždanog tkiva. Koji je zajednično svojstvo svi ti potencijalni neurokemijski i neuroanatomski biomarkeri Alzheimerove bolesti?
Pogodili ste: Invazivnost.
PET skeniranja, lumbalne punkcije, CT pretrage, duboka stimulacija mozga (DBS) - spomenite bilo kog dobro poznatog biomarkera za AD, i najvjerojatnije će taj biomarker biti invazivan. No smatrajući da biomarkeri samo testiraju potencijal razvoja bolesti, a ne liječe samu bolest, imalo bi smisla pokušati kreirati najmanje invazivni, najmanje rizičan protokol za biomarkere, slažete se?
"Slažemo se", odgovorili su istraživači Hrvatskog instituta za istraživanje mozga koji su se 2019. godine odlučili na dugoročni razvoj manje invazivnog biomarkera za bolest zvanu MCI. MCI, poznat kao “Blago Kognitivno Ostećenje,” je stanje blagog kognitivnog oštećenja koje se često razvija u Alzheimerovu bolest (AD), i tijekom kojeg počinju nastajati mali navigacijski deficiti. Iako se degeneracija pamćenja smatra znakovnim simptomom AD, istraživači primjećuju da je i nedostatak prostorne orijentacije prilično uobičajen, s tim da pacijenti imaju nedostatak navigacijskih sposobnosti u nepoznatim i poznatim okruženjima tijekom kasnijih tečajeva bolesti. Ali što se točno događa u mozgu MCI i AD pacijenata što promiče ovu dezorijentaciju? Nastavite čitati da biste saznali!
*****
Danas, smatra se da je deficit prostorne orijentacije (vezan za MCI) posljedica oštećenja najmanje dvije ključne moždane funkcije:
1.) Poremećaji vizualno-percepcijskog mehanizma (koji uključuje vizualno-prostornu pažnju), i
2.) Oštećenja u sustavu kognitivnog mapiranja.
Za oni koji nisu čuli za eksperiment Edward C. Tolman-a, kognitivno mapiranje je proces kojim konstruiramo mentalni prikaz svog okoliša koristeći istaknute orijentire. Hipokampus (dom posebnih neurona zvanih "place cells" koje šalju signale kada se krećemo po poznatom okruženju) je kraljica procesa kognitivnog stvaranja mapa, inače poznatog kao alocentrična orijentacija. Označen kao kruna obrade memorije, hipokampus koristi svoju jedinstvenu sposobnost kodiranja epizodnih informacija za izdvajanje i konsolidaciju takvih vizualnih podataka u živopisne kognitivne mape.
Za razliku od hipokampusa, inferiorni parietalni i parahippokampni kortikli moraju dijeliti odgovornost kada je riječ o modulaciji vizualno-percepcijskog mehanizma. Ove dvije regije mozga ključne su za egocentričnu orijentaciju, drugi glavni, neovisni sustav u određivanju prostorne orijentacije. Nasuprot alocentričnom sustavu koji konstruira mentalni prikaz udaljenosti i orijentacije pomoću orijentira, egocentrična orijentacija izvodi informacije o položaju i smjeru temeljene uglavnom na vestibularnim i somatosenzornim informacijama (to jest, informacijama povezanim s osjetilima dodira i ravnoteže).
U konačnici, kako bi se omogućilo ono što znamo kao prostorna orijentacija, alocentrični i egocentrični sustavi se ožene. Recept za njihove obostrane sreće je sljedeći: Postavite koordinatne podatke dobivene iz alocentričnog sustava u kontekst našeg orijentacijskog prikaza tijela (iz egocentričnog sustava) i voila - upravo ste napravili orijentire relevantne za naš jedinstveni položaj u vremenu i prostoru!
*****
Odlično, uz pomoć brzog pregleda sustava prostorne orijentacije, vraćamo se na stvarno zanimljive stvari: Klinički pregled potencijalnog MCI biomarkera!
Ukupno su dvije skupine ispitanika, grupa bolesnika s MCI i zdrava kontrolna skupina (HC), sudjelovale u kliničkim preglednim testovima. Umjesto da predviđaju koji će pojedinci s MCI-om vjerojatno razviti AD, istraživači su željeli još malo unaprijediti preventivni sat predviđajući koji će pojedinci iz zdrave populacije vjerojatno razviti MCI u budućnosti. Naravno, s obzirom na deficit prostorne orijentacije u bolesnika s MCI (kao što je prethodno bilo opisano), njihova odabrana tema istraživanja bile su navigacijske sposobnosti sudionika. Iako istraživanje vrlo složene prostorne orijentacije može činiti prilično zamornim zadatkom, istraživačima je trebalo svega 20-25 minuta da izvedu cijeli eksperiment. Evo kako su to učinili.
Zamislite relativno prostran tamni šator. Zamislite sada dva crvena LED svjetla pričvršćena sa strane šatora koja osvjetljavaju tri vodoravne crte i dvije okomite crte. Za kraj, zamislite monitor koji na zemlji svijetli kružno crveno svjetlo. To je u osnovi eksperimentalni dizajn. Zadatak subjekta bio je slično jednostavan: Navedite mjesto kružne crvene svjetlosti (bez prisutnosti svjetla) postavljanjem cilindrične šipke u zemlju gdje je cilj zadnji put bio prikazan.
Ova vrsta eksperimenta (malo podmukao, znam, ali minimalno invazivan) obično je poznata kao "Test Skrivenih Ciljeva" (HGT) iz očitih razloga: Koristeći samo svoje pamćenje, subjekt mora pronaći i označiti cilj koji je prethodno bio pokazan na 5 sekundi u šatoru. Jednom kada je subjekt svojim štapom naznačio uočeni ciljni položaj, istraživači su koristili koordinatne točke štapa i stvarni cilj da bi utvrdili matematičku pogrešku prosudbe sudionika.
Ali istraživači, znatiželjni kakvi jesu, nisu htjeli samo mjeriti prostornu orijentaciju - htjeli su izmjeriti različite komponente te orijentacije. Da bi aktivirali alocentrični i egocentrični sustav pojedinačno, istraživači su odlučili podijeliti svoj eksperiment na četiri dijela:
1.) Allo-Ego test (koji je aktivirao i alocentrični i egocentrični sustav pružanjem informacija subjektima o početnom položaju i orijentirima)
2.) Ego test (koji je aktivirao egocentrični sustav određivanjem samo početnog položaja)
3.) Allo test (koji je aktivirao samo alocentrični sustav otkrivanjem orijentira), i na kraju
4.) Allo-D test (koji je u osnovi bio Allo test izveden s kašnjenjem od 30 minuta).
Regrutiranjem različitih sustava prostorne orijentacije putem ovih pojedinačnih testova, istraživači su pokušali utvrditi koji od tih dva sustava ima najveći dijagnostički potencijal za MCI. Za završetak tog zadatka potrebno je bilo dosta matematike.
Kako bi odredili dijagnostički potencijal svakog od njihova četiri ispitivanja, istraživači su izračunali vrijednosti pozitivnih potencijala (PPV) i negativne potencijalne vrijednosti (NPV) prosječnih podacima tijekom eksperimenta.
(PPV je u osnovi vjerojatnost da će nakon pozitivnog testiranja na MCI putem alata istraživača taj subjekt doista imati MCI. Slično tome, NPV je vjerojatnost da nakon negativnog testiranja na MCI, subjekt doista neće imati MCI).
Za ovu studiju, analiza PPV-a i NPV-a navela je istraživače da označe Ego test (tj. test koji aktivira samo egocentričnu orijentaciju) kao najbolji dijagnostički protokol za obje skupine, pogotovo s obizrom da NPV u većini slučajeva doseže brojke iznad 90%. Međutim, Ego test (kao i ostale tri vrste testova) dostigao je nedovoljne PPV (ispod 65%). Bez mogućnosti da se točno potvrdi da je pacijent pozitivan na MCI većinu vremena, test ima malo utjecaja na području dijagnostike potvrde. Isto tako, vrijeme koje je trebalo da subjekt pronađe cilj smatra se beznačajnim za predviđanje (i potvrđivanje) dijagnoze MCI.
Iako je "Test Skrivenog Cilja" (HGT) zaostajao u potvrđivanju dijagnoze MCI, to sigurno ne znači da neće moći precizno predvidjeti buduću dijagnozu MCI-a, i stoga služi kao vrijedan, neinvazivni potencijalan biomarker za MCI (možda čak i AD). Kao uvijek, istraživači nam ostavljaju riječ savjeta o sposobnostima njihovog novog kliničkog probirnog testa, naglašavajući da je njihova tehnologija (kao i sve stvari) sposobna za pogreške. Ipak, nada u obliku neinvazivnog biomarkera je još uvijek živa dok istraživači nastavljaju testirati svoju novu tehnologiju u različitim populacijama širom Hrvatske. Valjda će nešto sjajno stići k nama od ovog testiranja!
Za pristup cijelom znanstvenom clanku, posjetite:
References:
Bažadona, Danira & Fabek, Ivan & Babić Leko, Mirjana & Bobić-Rasonja, Mihaela & Kalinić, Dubravka & Bilić, Ervina & Raguž, Jakov & Mimica, Ninoslav & Borovečki, Fran & Hof, Patrick & Simic, Goran. (2019). A non-invasive hidden-goal test for spatial orientation deficit detection in subjects with suspected mild cognitive impairment. Journal of Neuroscience Methods. 332. 108547. 10.1016/j.jneumeth.2019.108547.
*Slika #1 je uzela Olga Guryanova (https://unsplash.com/@designer4u) na Unsplash.com.*
*Slika #2 je uzela Anastasia Petrova (https://unsplash.com/@anastasia_p) na Unsplash.com. *