Conștientizarea complexă se deteriorează în boala Alzheimer

Un studiu realizat la Școala de Medicină Chobanian și Avedisian a Universității din Boston și publicat în Neuroscience of Consciousness a analizat dacă indicele de complexitate a perturbației (Perturbation Complexity Index – PCI), derivat din stimulare magnetică transcraniană combinată cu electroencefalografie (TMS-EEG), poate detecta modificări precoce ale funcției corticale la persoane aflate în stadii timpurii ale bolii Alzheimer. Cercetarea arată că reducerea complexității răspunsului cortical este prezentă încă din stadiile de tulburare cognitivă ușoară și demență ușoară.

Idei principale

• Procesele conștiente se degradează progresiv în boala Alzheimer, în timp ce unele procese inconștiente sunt relativ conservate.
• Indicele de complexitate a perturbației cuantifică răspunsul cortical global la stimularea TMS.
• Persoanele cu boala Alzheimer prezintă valori PCIST semnificativ mai scăzute comparativ cu martorii sănătoși.
• Reducerea PCIST este independentă de regiunea corticală stimulată și de factori anatomici.
• PCIST poate reflecta disfuncții globale de rețea, distincte de severitatea cognitivă clinică.

Context

Pe măsură ce boala Alzheimer progresează de la tulburare cognitivă ușoară la demență severă, conștiința complexă și capacitatea de autoevaluare se deteriorează progresiv, fenomen care debutează frecvent prin anosognozie. În contrast, procesele inconștiente, precum memoria procedurală, condiționarea operantă și priming-ul, rămân relativ conservate. Acest profil disociativ a condus la ipoteza că demențele corticale pot fi conceptualizate, parțial, ca tulburări ale proceselor conștiente.

În paralel, cercetările din domeniul tulburărilor de conștiință au arătat că măsurători globale ale integrității rețelelor corticale pot oferi informații valoroase despre capacitatea conștientă, dincolo de evaluările comportamentale. Indicele de complexitate a perturbației, inițial dezvoltat pentru diferențierea stărilor conștiente de cele inconștiente, a devenit un instrument promițător pentru explorarea continuumului conștiinței.

Despre studiu

Participanți

Au fost analizate date TMS-EEG provenite de la 27 martori sănătoși și 28 persoane cu boala Alzheimer aflate în stadii de tulburare cognitivă ușoară sau demență ușoară. Diagnosticul de boală Alzheimer a fost confirmat prin biomarkeri pozitivi în lichidul cefalorahidian pentru beta-amiloid și proteine tau sau prin imagistică PET amiloid. Martorii sănătoși au avut scor Mini-Mental State Examination ≥27 și scor Clinical Dementia Rating egal cu 0.

Protocolul TMS-EEG

Fiecărui participant i-au fost aplicate aproximativ 120 de impulsuri TMS unice la nivelul lobului parietal inferior stâng și al cortexului motor primar stâng. Stimularea s-a realizat la 120% din pragul motor de repaus, determinat individual. Activitatea corticală a fost înregistrată cu electroencefalografie pe 64 de canale, utilizând sistemul extins 10–20.

Calculul indicelui PCIST

Indicele de complexitate a perturbației bazat pe tranzițiile de stare (PCIST) a fost calculat prin cuantificarea complexității spațio-temporale a potențialelor evocate TMS. Tranzițiile dintre topografii EEG diferite au fost interpretate ca modificări ale configurației surselor neuronale active. Un număr mai mare de tranziții reflectă o complexitate corticală mai ridicată.

Analiza statistică

A fost utilizată o analiză ANOVA cu măsuri repetate, cu grupul (boala Alzheimer versus martori sănătoși) ca factor între subiecți și situsul de stimulare (parietal inferior versus motor primar) ca factor intra-subiecți. Analize suplimentare de tip ANCOVA au controlat distanța scalp–cortex. Analize de regresie Lasso au evaluat asocierile dintre PCIST și măsurile clinice și cognitive.

Rezultate

Analiza ANOVA a evidențiat un efect principal semnificativ al grupului, cu valori PCIST semnificativ mai scăzute la persoanele cu boala Alzheimer (media 20,1 ± 7,57) comparativ cu martorii sănătoși (media 28,2 ± 8,68), F(1,51)=22,45, p<0,001, η² parțial=0,31. Nu s-au observat diferențe între situsurile de stimulare și nici interacțiuni semnificative între grup și situs.

Distribuția valorilor PCIST a fost deplasată global în jos la grupul cu boala Alzheimer, 70% dintre aceștia având valori sub pragul de 23,03 stabilit anterior pentru sisteme EEG cu 64 de canale, comparativ cu 29% dintre martorii sănătoși.

Diferențele dintre grupuri nu au fost explicate de parametrii de stimulare sau de factori anatomici. Controlul statistic al distanței scalp–cortex la nivel parietal inferior a confirmat menținerea efectului de grup asupra PCIST. Analizele de regresie nu au identificat asocieri semnificative între PCIST și scorurile cognitive sau clinice după eliminarea varianței legate de grup.

Interpretare

Rezultatele indică faptul că persoanele cu boala Alzheimer prezintă o reducere globală a complexității răspunsului cortical, detectabilă încă din stadii timpurii. Lipsa diferențelor între stimularea parietală și cea motorie sugerează că PCIST reflectă disfuncții de rețea larg distribuite, mai degrabă decât alterări strict regionale.

Absența corelațiilor dintre PCIST și severitatea cognitivă indică faptul că degradarea complexității corticale și declinul cognitiv pot reprezenta procese parțial independente. PCIST pare să capteze aspecte ale integrității rețelelor neuronale care nu sunt surprinse de testele neuropsihologice standard.

Variabilitatea mare a PCIST în interiorul fiecărui grup sugerează existența unor diferențe individuale semnificative în organizarea rețelelor corticale sau în starea de vigilență și atenție în timpul testării. Aceste observații susțin ideea că boala Alzheimer implică o diminuare progresivă a proceselor conștiente, în timp ce mecanismele inconștiente pot susține temporar funcționarea zilnică.

Limitări

Printre limitările studiului se numără lipsa unei standardizări universale a etapelor de preprocesare TMS-EEG, care poate influența valorile absolute PCIST, precum și absența datelor privind participarea pacienților la programe de reabilitare cognitivă.

Concluzie

Indicele de complexitate a perturbației este semnificativ redus la persoanele cu boala Alzheimer comparativ cu martorii sănătoși, indicând o alterare precoce a complexității răspunsului cortical. Aceste date susțin ipoteza că demențele corticale implică perturbări ale mecanismelor neuronale care susțin procesele conștiente. Studii viitoare sunt necesare pentru a evalua utilitatea PCIST ca marker al conștiinței în stadiile avansate ale bolii Alzheimer și pentru a explora relația sa cu patologia amiloidă și tau.