I problemi di navigazione possono predire l'Alzheimer

Una nuova ricerca suggerisce che la difficoltà a negoziare un labirinto computerizzato potrebbe essere un indicatore precoce della malattia di Alzheimer.

I ricercatori hanno stabilito che una maggiore difficoltà nella navigazione spaziale è predittiva del morbo di Alzheimer ben prima che i segni clinici siano evidenti.

"Questi risultati suggeriscono che le attività di navigazione progettate per valutare una strategia di mappatura cognitiva potrebbero rappresentare un nuovo potente strumento per rilevare i primissimi cambiamenti cognitivi legati alla malattia di Alzheimer", ha detto l'autore senior Denise Head, Washington University di St. Louis.

"Il compito di navigazione spaziale utilizzato in questo studio per valutare le abilità della mappa cognitiva era più sensibile nel rilevare la malattia preclinica di Alzheimer rispetto al compito psicometrico standard della memoria episodica", ha detto.

Il rilevamento preclinico della malattia è definito come il rilevamento della presenza di cambiamenti correlati all'Alzheimer nel cervello che si verificano prima dello sviluppo dei sintomi che portano alla diagnosi.

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I risultati dello studio vengono visualizzati nel fileJournal of Alzheimer’s Disease. I risultati sono coerenti con le credenze attuali su dove nel cervello gli effetti negativi della malattia di Alzheimer prima affiorano, così come con la progressione della malattia in altre regioni del cervello.

Ricerche precedenti hanno dimostrato che i problemi di navigazione sorgono precocemente nelle persone con malattia di Alzheimer. Questi deficit possono essere associati alla formazione di placche amiloidi e grovigli tau e altri segni di deterioramento e restringimento nella corteccia prefrontale, nell'ippocampo e nel caudato del cervello.

L'ippocampo è ben noto come obiettivo iniziale per i danni correlati all'Alzheimer. Questa regione del cervello è associata all'archiviazione della memoria a lungo termine, al riconoscimento di nuovi ambienti e alla creazione di mappe cognitive. Inoltre, il caudato è un'area del cervello associata all'apprendimento e al movimento volontario.

"Le nostre osservazioni suggeriscono una progressione tale che la malattia preclinica di Alzheimer è caratterizzata da atrofia ippocampale e associate difficoltà di mappatura cognitiva, in particolare durante la fase di apprendimento", ha detto la prima autrice Samantha Allison.

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"Con il progredire della malattia, i deficit di mappatura cognitiva peggiorano (memoria), il caudato viene coinvolto (apprendimento e movimento) e emergono deficit di apprendimento del percorso."

Sebbene questi deficit siano ben documentati nei pazienti con malattia di Alzheimer in stadio iniziale, non sono stati ben studiati in pazienti apparentemente normali che potrebbero progredire verso fasi iniziali identificabili della malattia, uno stato noto come malattia preclinica di Alzheimer.

In questo studio, i ricercatori hanno utilizzato un esperimento di navigazione nel labirinto virtuale per esaminare se problemi specifici con l'apprendimento del percorso e la costruzione di mappe cognitive, che coinvolgono rispettivamente il caudato e l'ippocampo, potessero essere rilevati nell'Alzheimer preclinico.

Il design dell'esperimento gioca sul fatto che gli esseri umani generalmente trovano la loro strada nella vita utilizzando due forme distinte di rappresentazione spaziale e navigazione.

Con la navigazione egocentrica, le persone fanno affidamento sulla conoscenza del passato per seguire percorsi ben conosciuti, spostandosi in sequenza da un punto di riferimento all'altro fino a raggiungere la destinazione di destinazione.

Nella navigazione allocentrica, le persone acquisiscono familiarità con l'ambiente circostante e creano una mappa mentale dei punti di riferimento esistenti, consentendo loro di tracciare i migliori percorsi disponibili e trovare scorciatoie per nuove destinazioni.

I partecipanti a questo studio sono stati separati in tre gruppi sulla base di un test di fluidi cerebrali e spinali in grado di rilevare biomarcatori che hanno dimostrato di predire il futuro sviluppo di placche e grovigli nel cervello correlati all'Alzheimer.

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Se una persona è clinicamente normale ma ha biomarcatori per placche e grovigli correlati all'Alzheimer nel cervello, si ritiene che abbia il morbo di Alzheimer preclinico.

Questo studio ha incluso 42 individui clinicamente normali che non avevano i marcatori del liquido cerebrospinale per l'Alzheimer, 13 individui clinicamente normali che erano positivi per questi marcatori e quindi avevano l'Alzheimer preclinico e 16 individui con sintomi comportamentali documentati di Alzheimer in stadio iniziale.

Tutti i 71 partecipanti allo studio hanno trascorso circa due ore su un computer desktop per testare la loro capacità di navigare in un labirinto virtuale costituito da una serie di corridoi interconnessi con quattro motivi di sfondo e 20 punti di riferimento.

I partecipanti sono stati testati su due abilità di navigazione: quanto bene potevano apprendere e seguire un percorso prestabilito e quanto bene potevano formare e utilizzare una mappa cognitiva dell'ambiente. Ai partecipanti sono stati concessi 20 minuti per imparare un percorso specifico o per studiare ed esplorare il labirinto con un joystick di navigazione. Sono stati quindi testati sulla loro capacità di ricreare il percorso o di trovare la loro strada verso punti di riferimento specifici nell'ambiente.

"Le persone con marcatori cerebrospinali per la malattia di Alzheimer preclinica hanno dimostrato difficoltà significative solo quando dovevano formare una mappa cognitiva dell'ambiente, un processo di navigazione allocentrico e di apprendimento del luogo associato alla funzione ippocampale", ha detto Head.

"Questo stesso gruppo preclinico di malattia di Alzheimer ha mostrato pochi o nessun danno alle attività di apprendimento del percorso, un processo di navigazione egocentrico più strettamente associato alla funzione caudata".

Se confrontati con i partecipanti allo studio cognitivamente normali a cui mancavano i marcatori del liquido cerebrospinale dell'Alzheimer, quelli con malattia preclinica di Alzheimer hanno ottenuto punteggi inferiori sulla loro capacità di apprendere le posizioni degli oggetti nell'ambiente in relazione l'uno con l'altro durante la fase di studio iniziale.

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Mentre questi risultati suggeriscono deficit nella capacità di formare una mappa cognitiva, i partecipanti alla malattia di Alzheimer preclinica alla fine sono riusciti a superare questi deficit di apprendimento della mappa, eseguendo quasi come partecipanti cognitivamente normali durante una successiva attività di navigazione di orientamento.

"Questi risultati suggeriscono che le difficoltà di navigazione sperimentate dalle persone con malattia preclinica di Alzheimer sono in parte legate ai problemi di acquisizione delle informazioni ambientali", ha detto Head. "Sebbene possano richiedere una formazione aggiuntiva per apprendere nuovi ambienti, la buona notizia è che sembrano conservare informazioni sufficienti per utilizzare una mappa cognitiva quasi come le loro controparti cognitivamente normali".

Head avverte che l'attuale studio ha diversi limiti, tra cui una dimensione del campione relativamente piccola e una mancanza di informazioni dirette sulle regioni e reti del cervello che hanno un ruolo nella navigazione spaziale e nel wayfinding.

Tuttavia, osserva Allison, "Stiamo attualmente studiando come le regioni del cervello che hanno avuto un impatto precoce durante il corso della malattia siano correlate ai deficit di mappatura cognitiva in un campione più ampio di individui con malattia di Alzheimer preclinica".

Nel contesto di queste limitazioni, l'attuale indagine dimostra significativi deficit preclinici correlati alla malattia di Alzheimer in aspetti della mappatura cognitiva con relativa conservazione nell'apprendimento del percorso.

Al contrario, le persone che soffrivano di vuoti di memoria e altri problemi comportamentali associati alla malattia di Alzheimer in stadio iniziale avevano chiare difficoltà sia nell'apprendere un percorso stabilito che nel trovare la propria strada verso nuovi punti di riferimento.

"Questo modello è coerente con il decremento dell'integrità dell'ippocampo prima dei cambiamenti nel caudato", ha detto Head.

"Questi risultati suggeriscono che le attività di navigazione progettate per valutare una strategia di mappatura cognitiva potrebbero rappresentare un potente strumento per rilevare i primissimi cambiamenti cognitivi legati alla malattia di Alzheimer".

Il team di ricerca osserva che la presenza di marcatori del liquido cerebrospinale per l'Alzheimer preclinico non garantisce che una persona continuerà a sviluppare l'Alzheimer in piena regola.

"La ricerca futura dovrebbe esaminare se i deficit di mappatura cognitiva negli individui con Alzheimer preclinico siano associati a un aumentato rischio di sviluppare l'Alzheimer sintomatico", hanno detto.

Fonte: Washington University, St. Louis