テキサス大学ダラス校のCenter for Vital Longevity (CVL)の研究者らは、アルツハイマー病の初期段階で起こる脳ネットワークの変化が、通常の老化に伴うものとは異なることを示す新たな証拠を発表した。
『The Journal of Neuroscience』誌に掲載されたこの研究では、アルツハイマー病が脳機能に及ぼす影響が以前に考えられていたよりも広範囲であることが示されており、これまでの記憶や注意を支える脳回路の特徴的な変化だけでなく、感覚処理や運動処理に関わる回路においても明確な変化を発見した。
「アルツハイマー病と診断される前の軽度認知障害であっても、記憶や注意にとどまらないアルツハイマー病に伴う脳機能障害の一部は、ごく初期の段階で検出可能かもしれません」と、この研究の筆頭著者であるGagan Wig氏は公式リリースで述べている。
脳のネットワークは、同じような機能を共有する脳の領域が相互に連結したものである。
研究チームは、アルツハイマー病に関連する脳ネットワークの変化が、アミロイドプラークの高レベルなど、通常病気に関連付けられる他の要因とは独立していることを発見した。この脳ネットワークの機能不全は、アルツハイマー関連の認知障害を特徴づける新しい方法であり、潜在的な治療の対象となる可能性があるという。
アルツハイマー病患者の脳では、自然に発生するタンパク質アミロイドの量が異常に増加し、それが集まってプラークを形成する。これらのプラークは神経細胞の間に蓄積し、細胞の活動を妨げる。
注目すべきは、アルツハイマー病と健康な加齢では、脳内ネットワークの崩壊のパターンが異なることである。アルツハイマー病は、連合ネットワークと感覚運動ネットワークの両方に影響を及ぼし、加齢は特に認知ネットワークの崩壊をもたらした。
Wig教授は、「アミロイドがアルツハイマー病の主要な原因であるという考えを含む、これまでの焦点となっていたターゲットが十分でないことに気づきました。この論文では、アミロイドの負担を考慮しても、回路の機能不全は依然として存在することを示しています」と述べている。
研究では、326名の認知的に健康な個人と275名の認知障害を持つ個人を対象に、アルツハイマー病の重症度と年齢が休息状態の脳システムの分離にどのように影響するかを調査した。これらの個人は、Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI)の一環としてスキャンされた。
「健康な加齢では、変化は主に連合系に集中しているようです。感覚系と運動系は概して安定しています。現在利用可能な脳スキャンデータを用いれば、加齢による脳の違いを考慮し、認知症の重症度に特有の変化を観察することができます。認知症の悪化は、連合系だけでなく、感覚系や運動系の変化とも関連していることがわかりました」とWig氏は説明した。
論文の第一著者である認知神経科学の博士課程学生Ziwei Zhang氏は、「健康な高齢者では、変化する相互作用は主に同様の機能を持つ脳領域間、または脳システム内で起こります。しかし、アルツハイマー病と診断された患者では、視覚処理と記憶など、異なる機能を持つ領域間の相互作用も変化しています」と述べている。
研究者らは、この新たな発見は、アルツハイマー病に伴う認知機能障害について新たな理解を与えるだけでなく、治療の標的を見つける可能性もあると強調している。
この発見は、正常な老化とアルツハイマー病の進行を区別するのにも役立つかもしれない。
論文
- The Journal of Neuroscience: Dissociable Effects of Alzheimer’s Disease-Related Cognitive Dysfunction and Aging on Functional Brain Network Segregation
参考文献
- The University of Texas at Dallas: Study Reveals Broader Impact of Alzheimer’s on Brain Function
研究の要旨
アルツハイマー病（AD）は、大規模な脳機能ネットワーク構成の変化と関連している。アルツハイマー病患者では、認知症でない人に比べて、安静時の脳内ネットワークの分離が少ない。しかし、脳ネットワークの分離の低下は、成人が高齢になるにつれて明らかになる。これらの観察が、脳の機能的コネクトームにおける独自の変化を反映しているのか、あるいは重複した変化を反映しているのかを明らかにすることは、ADがネットワーク構成に及ぼす影響を理解し、ADの特徴を明らかにするために脳の機能的ネットワーク構成の尺度を取り入れるために不可欠である。Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative（ADNI）を通じて募集された326人の認知機能健常者と275人の認知機能障害者（N=601、年齢範囲55～96歳、女性320人）において、AD認知症の重症度と参加者の年齢が安静時の脳システム分離に及ぼす関係を検討した。認知症の重症度が高いほど、また年齢が高くなるほど、脳系の分離は低くなることが示された。さらに、認知症対年齢の脳ネットワーク構成との関係は、脳システムの処理役割やネットワーク相互作用の種類によって異なっていた。加齢は、主にシステム内の関係において、連合システムの変化と関連していた。逆に、認知症の重症度は、連合系と感覚運動系の両方を含む変化と関連し、系を越えた相互作用の中で最も顕著であった。認知症に関連したネットワークの変化は、皮質アミロイド負荷の有無にかかわらず明らかであり、機能的ネットワーク構成の測定は、AD関連病態のこのマーカーに特有のものであることが明らかになった。
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