המחקר מספק התקדמות חשובה של הידע על ידי הצגת פיצוי עצבי במוח מזדקן בריא

במחקר שפורסם לאחרונה ב- eLife שרת preprint, חוקרים ביצעו הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) של מוח שלם של המוח על מנת לזהות אזורי מוח עם פיצוי מסוג תפקודי. הם גם חקרו שינויים נוירופיזיולוגיים השומרים על תפקוד קוגניטיבי אצל מבוגרים.

*הודעה חשובה: הדפסות מקדימות מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.

רקע כללי

מנגנוני פיצוי פונקציונליים הקשורים לגיל בנוירוביולוגיה הקוגניטיבית של הזדקנות בריאה הם שנויים במחלוקת, לפיהם אנשים מבוגרים מגבירים את פעילות המוח כדי לפצות על ירידה ביכולת הקוגניטיבית. עם זאת, לא ברור אם הפעילות המוחית הנוספת מסייעת לביצועים קוגניטיביים. הדמיה עצבית חושפת שהמוח האנושי יכול להסתגל לאובדן רקמות על ידי הגברת פעילות המוח לשמירה על תפקוד קוגניטיבי. הגיל משפיע באופן דומה על אינטליגנציה נוזלית, מיומנות קוגניטיבית.

לגבי המחקר

במחקר הנוכחי, חוקרים השתמשו בנתוני fMRI מבדיקת אינטליגנציה נוזלית כדי לזהות אזורים במוח המעורבים בפיצוי תפקודי ולהבין את תגובות המוח לאובדן רקמות. הם גם חקרו את הקשר בין שינויים הקשורים לגיל בהפעלת המוח וביצועים קוגניטיביים, במיוחד במשימות של אינטליגנציה נוזלית.

הצוות ניתח נתונים מ-223 משתתפים מבוגרים במחקר של מרכז קיימברידג' למדעי המוח (Cam-CAN) כדי לבחון את הקשר בין גיל, ביצועים קוגניטיביים ודפוסי הפעלת המוח. המשתתפים היו בני 19 עד 87 שנים, שלטו באנגלית ובכושר נפשי ופיזי, למעט אלו עם התוויות נגד MRI, ציוני בדיקת מיני-מנטלית (MMSE) גרועים, ולקות פסיכיאטרית, רפואית, ראייה או שמיעה.

הצוות ביצע הדמיה עצבית פונקציונלית ומבנית כדי לחקור את הקשר בין גיל, ביצועים קוגניטיביים ודפוסי הפעלת המוח. הם ביצעו משימה לפתרון בעיות המבוססת על מבחן האינטליגנציה של Cattell Culture Fair במהלך fMRI. הם סרקו את המשתתפים במהלך משימת האינטליגנציה הנוזלית של Cattell, והשלימו פאזלים משתי רמות קושי, כדי לקבוע אם אזורי הפיצוי המועמדים הציגו ראיות רב-משתניות לפיצוי.

המשתנים התלויים היו ההבדלים בהפעלת MRI תפקודי עבור בלוקים של משימות קשות לעומת קלות. הצוות השתמש בפענוח בייסיאני רב-משתני (MVB) כדי לחקור את התפקיד של דפוסי מולטי-בוקס באספקת נתונים נוספים הקשורים לקושי במשימה. הם חזו שלאזורים הקשורים לפיצוי תפקודי יהיו יותר נתונים הקשורים למשימות עם הגיל. נעשה שימוש ב-MVB כדי לזהות אזורים עם נתונים רב-משתנים נוספים ולתמוך בפיצוי מסוג תפקודי, הכולל את הגברת הפעילות במוח כדי לתמוך בתפקודים קוגניטיביים בתגובה לאובדן רקמות.

כדי לזהות דפוסים של הפעלה מוחית, הצוות העלה מפות לבדיקת השפעות חיוביות של גיל וביצועים על תפקוד המוח, שהוערכו באמצעות הניגוד הקשה לעומת הקל. הם השתמשו במספר רגרסיות לניתוח, כאשר מפות הפעלה משקפות את ההשפעות הייחודיות של כל אחת מהן. הצוות חזר על רגרסיה מרובה לאחר קנה המידה של השפעת הפעלת Cattell על ידי הערכת משרעת תנודת מצב המנוחה (RSFA) עבור כל אזור עניין (ROI) מסריקת מצב מנוחה עצמאית עבור כל משתתף.

הצוות ניתח את נתוני המשתתפים באמצעות פונקציות קופסאות ופונקציות תגובה המודינאמית של מיפוי פרמטרי סטטיסטי (SPM), תוך התאמת מודל לכל ווקסל. הם הגדירו ROIs של פיצוי פונקציונלי, קליפת העין והקורטקס הקדמי על ידי גישת בייס האמפירית. הם תקנו והתייחסו למשתני גיל וביצועים התנהגותיים כמנבאים ליניאריים.

תוצאות

פעילות קליפת המוח הדו-צדדית עלתה עם הביצועים והגיל עבור בעיות קשות לעומת קלות, אפילו לאחר התאמה לפערים הקשורים לגיל בהפעלה מחדש של כלי דם במוח. אזור ה-cuneus הראה נתונים רב-משתנים התומכים בפיצוי תפקודי, והגיל הגביר את הסבירות לדפוסי הפעלה, וסיפק נתונים לא מיותרים מעבר לעבודת ה-MDN המופעלת בדרך כלל במשימה.

משימת Cattell ששונתה הראתה ירידה בביצועים ההתנהגותיים עם הגיל במהלך סריקות fMRI. נמצא מתאם חזק בין fMRI לבין מדדי ביצוע משימה סטנדרטיים של Cattell כאשר בוצעו שנה עד שלוש שנים קודם לכן. נצפתה הפעלה דו-צדדית באזורי רשת דרישה מרובת (MDN), כולל ה-sulcus intraparietal, gyri frontal mid/inferior, cingulate cortical area anterior, anterior insula, ו-lateral and ventral occipital temporal cortical cortical, נצפתה, ככל הנראה בשל סוג המטלות החזותי. כמו פתרון בעיות ואינטליגנציה זורמת.

עלייה הקשורה לגיל בפעילות באזור האמצעי של ה-gyrus, precuneus והאזורים המשלימים המוטוריים הייתה קשורה באופן חיובי לביצועים באזורים עם פעילות גבוהה יותר עבור משימות קשות לעומת קלות.

שני אזורי מוח, אזור קליפת המוח הדו-צדדי וקליפת המוח הקדמית, הציגו השפעות חיוביות חופפות במרחב של ביצועים וגיל, מה שמצביע על תגובות מפצות הקשורות לגיל. עם זאת, האזור הקדמי הפגין השפעות נוספות של שני משתני המחקר, בעוד שאזור ה-cuneus הראה סימנים של אינטראקציה. המחקר מצא כי הגיל משפיע באופן משמעותי על הביצועים כאשר אנשים מבוגרים עוסקים בדפוסי פיצוי.

סיכום

בסך הכל, ממצאי המחקר הראו שאנשים מבוגרים בריאים מפצים על אינטליגנציה נוזלית במהלך משימות פתרון בעיות חזותיות על ידי הגדלת הגיוס של קליפת החרת הדו-צדדית. הפיצוי מאפשר למוח להגיב לאובדן הרקמה על ידי הגדלת תפקודים קוגניטיביים, המכונה פיצוי תפקודי. אינטליגנציה נוזלית, הכוללת פתרון בעיות מופשטות, יורדת עם הגיל. מעורבות MDN במשימות של אינטליגנציה נוזלית נוטה לרדת עם הגיל. אזור ה-cuneus עשוי לשחק תפקיד בפיצוי תפקודי, והפעלתו עולה עם הגיל.

*הודעה חשובה: הדפסות מקדימות מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.