Электроэнцефалограмма при болезни Альйцгеймера

Замедленное сцепление

Электроэнцефалограмма при болезни Альцгеймера

1.

Какие изменения электроэнцефалограммы характерны для болезни Альцгеймера?

Субклиническая, не конвульсивная эпилептиформная активность не только распространена при болезни Альцгеймера, но и обнаруживается на ранних стадиях этого дегенеративного заболевания, позволяя прогнозировать снижение когнитивных способностей. Электроэнцефалографическое замедление является ключевым биологическим маркером при болезни Альцгеймера и деменциях, связанных с ней (ADRD) (Horvath, A.,et.al., 2018)

Что такое "тета-гамма-сцепление" и можно ли его считать маркером болезни Альцгеймера? 

"Тета-гамма-сцепление" (TGC) — еще один электрофизиологический маркер, который начинает приобретать все большую значимость для болезни Альцгеймера (Kitchigina V. F., 2018). TGC относится к модуляции гамма-колебаний (30–100 Гц) более медленными тета-колебаниями (4–7 Гц). Эта связь была впервые охарактеризована при изучении клеток места в гиппокампе. В частности, было показано, что клетки места активируются в разных тета-фазах в соответствии с определенным временным шаблоном, совпадающим с последовательным пространственным положением на дорожке. Таким образом, тета-активность кодирует информацию во временной последовательности, называемой временными развертками. Гамма-колебания, «вложенные» в каждую временную развертку, как полагают, представляют собой единицы событий по порядку. Другими словами, тета представляет собой временной интервал, в течение которого элементы информации, закодированные гамма-волнами, хранятся в памяти. Степень, в которой гамма изменяется как функция тета, количественно определяется как TGC (Lisman J. E., Jensen O., 2013). Нарушения в этом кодировании приведут к ухудшению представлений событий по порядку. Действительно, этот тип перекрестно-частотной связи важен как для долговременной, так и для рабочей памяти. Пациенты с болезнью Альцгеймера демонстрируют значительно более низкий TGC по сравнению со здоровыми людьми, что связано с ухудшением выполнения задания N-back (Goodman M., et.al., 2018). 

2.

Какие изменения на электроэнцефалограмме позволяют дифференцировать тяжелую деменицю от легкого расстройства памяти и когнитивных функций? 

Судороги и субклиническая эпилептиформная активность, связанные с болезнью Альцгеймера, легко идентифицируются с помощью электроэнцефалограммы (Smailovic, U., et.al., 2018). У пациентов с легкими когнитивными нарушениями (MCI) наблюдается увеличение тета-активности и снижение бета-активности. С другой стороны, тяжелая деменция связана со снижением альфа- и увеличением активности дельта-частот (Coben, L., et.al., 1995). 

Что показывает функцилнальная магнитно-резонансная томография при болезни Альйцгеймера?

При функциональной магнитно-резонансной томографии задания на запоминание увеличивают активацию гиппокампа, при этом гиперактивность отмечалась у пациентов с болезнью Альцгеймера до и во время начальных нарушений когнитивных функций и легкой потери памяти. 

Какой механизм замедления биоэлектрической активности мозга при болезни Альцгеймера?

Замедление электроэнцефалограммы, вероятно, связано с дегенерацией ацетилхолиновых нейронов в ходе болезни Альцгеймера (Bartus, R. et.al., 1982). Это подтверждается исследованиями с использованием мускаринового антагониста скополамина (Ebert, & Kirch., 1998). Кроме того, скополамин хорошо известен тем, что вызывает ухудшение памяти у здоровых людей, похожее на нарушение, измеренное при MCI (Huijbers, W., et.al., 2015).  

Как меняется биоэлектрическая активность мозга по мере прогрессирования болезни Альцгеймера? 

В ходе прогрессирования болезни Альцгеймера, по мере того как когнитивные нарушения становятся более серьезными, активность гиппокампа снижается (O'Brien J., et al., 2010 ). Эта закономерность может указывать на первоначальную сверхкомпенсацию гиппокампом с последующей потерей активации в ходе прогрессирования болезни Альцгеймера (Sperling, R. et.al., 2010). 

3.

Какие варианты биоэлектрической активности мозга можно выявит при болезни Альцгеймера?

Современные исследователи выделяют четыре различных фенотипа биоэлектрической активности мозга при болезни Альцгеймера, которые включают (1) эктопическую кортикальную импульсную активность, особенно во время медленного сна, без явных физических симптомов острого приступа, (2) замедление гиппокампа, подтверждаемое сдвигами влево в распределении мощности колебательной активности электроэнцефалограммы на исходном уровне, (3) повышенную возбудимость нейронов гиппокампа, особенно в ответ на корковые входы, и (4) нарушенную связь тета-гамма. Эта активность не только является прогностической для течения заболевания, но и может предшествовать самым ранним когнитивным симптомам (Vöglein J., et al., 2020). При постоянном определении, методологическом совершенствовании и стандартизации регулярная оценка электроэнцефалограммы этих фенотипов в сочетании с генетическим скринингом аллелей риска могла бы стать стандартом профилактической помощи для лиц старше 40 лет.

Литература

Bartus, R. T., Dean III, R. L., Beer, B., & Lippa, A. S. (1982). The cholinergic hypothesis of geriatric memory dysfunction. Science, 217(4558), 408-414.

Coben, L. A., Danziger, W., & Storandt, M. (1985). A longitudinal EEG study of mild senile dementia of Alzheimer type: changes at 1 year and at 2.5 years. Electroencephalography and clinical neurophysiology, 61(2), 101-112.

Ebert,&. Kirch. (1998). Scopolamine model of dementia: electroencephalogram findings and cognitive performance. European journal of clinical investigation, 28(11), 944-949.

Goodman M. S., Kumar S ., Zomorrodi R., Ghazala Z., Cheam A. S. M., Barr M. S., et al. (2018). Theta-gamma coupling and working memory in Alzheimer’s dementia and mild cognitive impairment. Front. Aging Neurosci. 10. 101. 10.3389

Horvath, A., Szucs, A., Csukly, G., Sakovics, A., Stefanics, G., & Kamondi, A. (2018). EEG and ERP biomarkers of Alzheimer's disease: a critical review. Frontiers in bioscience (Landmark edition), 23, 183-220.

Huijbers, W., Mormino, E. C., Schultz, A. P., Wigman, S., Ward, A. M., Larvie, M.,. & Sperling, R. A. (2015). Amyloid-β deposition in mild cognitive impairment is associated with increased hippocampal activity, atrophy and clinical progression. Brain, 138(4), 1023-1035.

Kitchigina V. F. (2018). Alterations of coherent theta and gamma network oscillations as an early biomarker of temporal lobe epilepsy and Alzheimer’s disease. Front. Integr. Neurosci. 12:36.

Lisman J. E., Jensen O. (2013). The theta-gamma neural code. Neuron 77 1002–1016.

O’Brien J. L., O’Keefe K. M., LaViolette P. S., DeLuca A. N., Blacker D., Dickerson B. C., et al. (2010). Longitudinal fMRI in elderly reveals loss of hippocampal activation with clinical decline. Neurology 74 1969–1976.

Smailovic, U., Koenig, T., Kåreholt, I., Andersson, T., Kramberger, M. G., Winblad, B., & Jelic, V. (2018). Quantitative EEG power and synchronization correlate with Alzheimer's disease CSF biomarkers. Neurobiology of aging, 63, 88-95.

Sperling, R. A., Dickerson, B. C., Pihlajamaki, M., Vannini, P., LaViolette, P. S., Vitolo, O. V., ... & Johnson, K. A. (2010). Functional alterations in memory networks in early Alzheimer’s disease. Neuromolecular medicine, 12, 27-43.

Vöglein, J., Ricard, I., Noachtar, S., Kukull, W. A., Dieterich, M., Levin, J., & Danek, A. (2020). Seizures in Alzheimer’s disease are highly recurrent and associated with a poor disease course. Journal of neurology, 267, 2941-2948.