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Disertación de Maestría
DOI
https://doi.org/10.11606/D.5.2021.tde-08122021-142549
Documento
Autor
Nombre completo
Luís Gustavo Baptista e Ribeiro
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Paulo, 2021
Director
Tribunal
Busatto Filho, Geraldo (Presidente)
Faria, Daniele de Paula
Balthazar, Marcio Luiz Figueiredo
Batistuzzo, Marcelo Camargo
Título en portugués
Neuroimagem funcional em idosos saudáveis: correlação entre ressonância magnética funcional no estado de repouso e variáveis cognitivas, demográficas, e deposição de peptídeo amiloide
Palabras clave en portugués
Cognição
Conectividade funcional
Envelhecimento
Idoso
Imagem por ressonância magnética
Memória episódica
Tomografia por emissão de pósitrons
Resumen en portugués
A compreensão das alterações cerebrais durante o envelhecimento saudável se torna imperativa no contexto global atual de aumento na expectativa de vida. A literatura disponível sobre funcionamento cerebral reporta alterações importantes na conectividade funcional (CF) durante o envelhecimento. Diversos estudos, no entanto, se restringem a áreas específicas do cérebro ao pesquisar essas mudanças. O presente trabalho investigou, em uma amostra de idosos saudáveis, associações entre a CF no cérebro inteiro, medida por meio da técnica de ressonância magnética funcional (RMf) no estado de repouso, e índices de deposição do peptídeo -amiloide por meio do exame de tomografia por emissão de pósitron após injeção venosa do composto B de Pittsburgh (PET 11C-PiB). Além disso, foram investigadas associações com outras variáveis relevantes nos processos de alterações de CF no envelhecimento segundo a literatura, a saber: a idade e escolaridade dos sujeitos; escores no Teste de Aprendizado Auditivo-Verbal de Rey (RAVLT), como medida de memória episódica; e escores no Mini Exame do Estado Mental (MMSE), como medida cognitiva geral. Participaram do estudo 26 idosos saudáveis que foram submetidos a extensa bateria de testes neuropsicológicos para exclusão de quaisquer doenças neurológicas ou psiquiátricas, e à análise de seus exames de ressonância magnética estrutural para exclusão de pacientes com lesões graves. Dois médicos nucleares realizaram uma avaliação visual do exame de PET 11C-PiB dos participantes, dicotomizando a amostra com base em seu perfil amiloide nos subgrupos A- e A+. Também obtivemos uma medida semi-quantitativa de deposição amiloide calculando valores de captação normalizados (SUV) de PET 11C-PiB em diversas áreas do cérebro, obtendo sua média e normalizando-a pelo SUV cerebelar (SUVr-PiB). Após aquisição e pré-processamento dos dados de RMf de repouso, os dados de CF dos sujeitos foram parcelados em 278 regiões contíguas compreendendo o cérebro inteiro que tiveram sua conectividade média calculada. As conectividades médias de cada região foram então analisadas par a par, indicando para cada par se havia correlação positiva ou negativa, o que nos forneceu um panorama da CF de cada sujeito. Com o método de Quadrados Parciais Mínimos (PLS), verificamos se havia associação entre as diferenças de CF dos nossos sujeitos e suas variáveis cognitivas, demográficas e o SUVr-PiB. Quando as análises de PLS se mostraram estatisticamente significativas, realizamos nova dicotomização da amostra para comparar as conectividades médias de cada subgrupo, dividindo a amostra em idosos jovens e longevos. As diferenças entre subgrupos foram categorizadas pela natureza da mudança de conectividade (aumentos ou diminuições de correlações positivas ou negativas) e mapeadas de acordo com a sua localização em uma de sete grandes redes funcionais. Pela avaliação visual, foram identificados 5 sujeitos que apresentam deposição amiloide visual (grupo A+), enquadrando-os no espectro da Doença de Alzheimer (DA). Não foi encontrada significância estatística nas análises buscando associação entre CF do cérebro inteiro e SUVr-PiB, escolaridade, escores nos testes RAVLT ou escores no MMSE. Encontrou-se resultado significativo na análise de associação entre CF e a idade dos sujeitos. Após dicotomizar a amostra em subgrupos de sujeitos idosos mais jovens e mais longevos, encontramos um padrão complexo e difuso de alterações funcionais no cérebro inteiro. Tanto entre redes funcionais quanto intrinsecamente a cada uma delas, notaram-se em maior grau diminuições de conectividade, mas em padrões muito distintos entre os dois casos. Em um grau menor, aumentos de conectividade também foram encontrados em proporção ao avanço da idade. Embora não tenhamos encontrado associação entre CF e deposição amiloide, nota-se que, excetuando os 5 sujeitos do grupo A+, todos os demais participantes apresentavam valores muito próximos de SUVr-PiB. Isto indica que amostras maiores serão necessárias para aumentar o poder estatístico das análises e confirmar este achado. Por outro lado, os achados da análise de correlação entre CF e idade cronológica estão respaldados pela literatura, mostrando associação significativa mesmo em uma amostra de faixa etária restrita, e demonstrando tanto presença de diminuições de CF com o decorrer da idade quanto aumento de CF em função de mecanismos compensatórios
Título en inglés
Functional neuroimaging of healthy elderlies: correlation between resting-state functional magnetic resonance imaging and cognitive and demographic variables, and amyloid peptide deposition
Palabras clave en inglés
Aged
Aging
Cognition
Episodic memory
Functional connectivity
Magnetic resonance imaging
Positron emission tomography
Resumen en inglés
The comprehension of brain alterations due to aging becomes imperative in the global context of life expectancy increase. Available literature on brain functioning reports important alterations in functional connectivity (FC) during aging. Several studies, however, are restricted to certain brain areas when looking for those changes. The present study investigated associations between the whole-brain functional connectivity (FC) of a sample of healthy elderlies measured by resting-state magnetic resonance imaging (rs-fMRI) and -amyloid deposition indexes evaluated by the positron emission tomography after venous injection of the Pittsburgh compound B (11C-PiB PET). Furthermore, we investigated association to other relevant variables to the FC alterations process according to the literature, such as: the participants age and years of education; their scores on the Rey Auditory-Verbal Learning Test (RAVLT) as measure of episodic memory; and scores on the Mini Mental State Examination (MMSE) as measure of general cognition. The 26 healthy elderlies enrolled in this study underwent a thorough neuropsychological test battery to exclude subjects presenting neurological and psychiatric diseases, and structural magnetic resonance imaging to exclude any patients with gross brain lesions. A visual inspection of our samples 11C-PiB PET was carried out by two expert nuclear medicine physicians dichotomizing it by amyloid profile, thus dividing A- and A+ subgroups. We also obtained a semi-quantitative measure of amyloid deposition by calculating standard uptake values (SUV) of 11C-PiB PET in several brain regions, averaging them and normalizing the result by the cerebellar SUV (SUVr-PiB). After rs-fMRI acquisition and pre-processing, the participants FC data were parceled into 278 whole-brain contiguous regions that had their mean connectivity calculated. The mean connectivity of each region was then analysed in pairs, indicating whether the correlation was positive or negative in each pair, thus providing a FC panorama for each subject. Using the Partial Least Squares (PLS) method, we verified whether the FC differences between our subjects were associated with the subjects cognitive and demographic variables, and SUVr-PiB. In the case of statistically significant PLS analyses, we performed a new dichotomization of the sample to compare the mean connectivity of each subgroup, dividing our sample into younger and older elderlies. We categorized the differences between subgroups by the nature of the FC change (increases or decreases of positive or negative correlations) and mapped the results according to their location in the brain in one of seven functional networks. The visual inspection led to the identification of 5 subjects presenting important amyloid deposition (the A+ subgroup), placing them on the Alzheimers Disease (AD) continuum. We did not find statistically significant results in the analyses searching associations between whole-brain FC and SUVr-PiB, education, RAVLT or MMSE scores. We found significant association between FC and age. After dichotomization into younger and older elderlies subgroups, we found a complex pattern of FC alterations widespread across the whole brain. Both between- and intra-networks results were mostly categorized as FC decreases, but with very different patterns in each case. To a lesser extent, FC increases due to aging were also noted. Even though we did not find association between FC and amyloid deposition, it is notable that all but our five A+ subjects had close SUVr-PiB values. This indicates that bigger samples are warranted to augment statistical power and confirm this result. On the other hand, our results from the FC and age analysis are backed by the available literature, showing significant association even in a sample with small age difference between subjects, and demonstrating both FC decreases during aging and FC increases because of compensatory mechanisms
 
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Fecha de Publicación
2021-12-14
 
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