Due to the global aging society and the enormous global incidence and prevalence rates that will result in the coming years, Alzheimer's Dementia (AD) represents a growing challenge for the health care system. The pathogenesis, which is unclear in parts, the chronic progression of AD, which often lasts for years, as well as insufficient diagnostic and therapeutic options complicate an adequate psychotherapeutic and medical approach to the disease. To date, AD is also considered an incurable disease.
Therefore, it is essential to gain deeper insights into the early detection or even prevention of AD. Consideration of prodromal syndromes such as Mild Cognitive Impairment (MCI) can provide significant evidence about high-risk groups for AD progression and differentiate cognitively "normal" aging individuals from those with pathological cognitive decline. Thus, for example, functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) imaging helps identify early neurodegenerative processes. In contrast, potential risk factors and predictors of later-onset clinical symptoms of MCI and AD can most often be revealed and quantified via the use of neuropsychiatric test batteries.
The present thesis consists of four studies and aimed to assess and describe the pathological cognitive decline in a sample of elderly study participants (age: ≥ 70 years; N = 604 at baseline) of the longitudinal, observational, and prospective "Vogel Study" from Würzburg, Germany, who were primarily healthy at baseline, over two measurement time points approximately 3 years apart, to differentiate between healthy and diseased study participants and to define predictors of MCI/AD and longitudinal study dropout.
Studies 1 and 2 differentiated healthy study participants from MCI patients based on the baseline hemodynamic response of the parietal cortex recorded by fNIRS during the processing of a paradigm (here: Angle Discrimination Task [ADT]) for visual-spatial processing performance. Neuronal hypoactivity was found in the MCI patients, with both healthy study participants and MCI patients showing higher superior and right hemispheric activation. MCI patients had more difficulty resolving the paradigm. Thus, no evidence of possible compensatory mechanisms was uncovered in the MCI patients.
Study 3 first defined the four latent factors declarative memory, working memory, attention, and visual-spatial processing based on structural equation model (SEM) calculations of the sample using adequate measurement (in-)variant confirmatory factor models from the baseline assessment to the first of a total of two follow-up assessments after approximately 3 years. This allowed a dimensional assessment of pathological cognitive decline versus classificatory-categorical assignment (healthy/diseased) of the sample. In addition, the superiority of the latent factor approach over a composite approach was demonstrated. Next, using a mixed-model approach, predictive analyses were calculated for the prediction of latent factors at first follow-up by baseline risk factors. The sex of study participants proved to be the best predictor of cognitive change in all the cognitive domains, with females performing better than men in the memory domains. Specifically, for declarative memory, older age predicted lower performance regardless of sex. Additional predictive evidence emerged for low serum levels of Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) on lower attention performance and higher depression symptoms on lower visual-spatial processing performance.
Study 4 further reported baseline predictors of study dropout at first follow-up. Cognitive performance, as defined in Study 3 using the four latent cognitive factors, was a predictor of study dropout for cognitive decline in the domains of declarative memory, attention, and visual-spatial processing. Conspicuous dementia screening on the Mini-Mental Status Examination (MMSE) also predicted dropout.
Overall, both the use of fNIRS imaging to detect visual-spatial processing performance in the parietal cortex during applying ADT and the dimensional perspective of the neuropsychiatric test battery in the context of prediction and dropout analyses were found to be suitable for early detection research of MCI and AD. Finally, the results will be interpreted in the overall context and implications, limitations, and perspectives will be discussed. / Aufgrund der global alternden Gesellschaft und der damit auch in den nächsten Jahren einhergehenden enormen globalen Inzidenz- und Prävalenzraten stellt die Alzheimer-Demenz (AD) eine wachsende Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Die in Teilen unklare Pathogenese, die oft über Jahre bestehende, chronische Progression der AD sowie bislang unzureichende Diagnose- und Therapiemöglichkeiten erschweren einen adäquaten psychotherapeutischen und medizinischen Umgang mit der Erkrankung. Bis heute gilt die AD außerdem als unheilbare Erkrankung.
Umso wichtiger ist es, tiefergehende Erkenntnisse zur Früherkennung oder gar Prävention der AD zu gewinnen. Insbesondere die Berücksichtigung von Prodromalsyndromen wie das Mild Cognitive Impairment (MCI) können wichtige Hinweise über Risikopersonengruppen für eine AD-Progression liefern und kognitiv „normal“ alternde Menschen von Menschen mit pathologischer kognitiver Verschlechterung differenzieren. Zur Identifikation früher neurodegenerativer Prozesse eignet sich z.B. die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS), während potenzielle Risikofaktoren und Prädiktoren für später auftretende, klinische Symptome der MCI und AD am häufigsten über die Anwendung neuropsychiatrischer Testbatterien aufgedeckt und quantifiziert werden können.
Die vorliegende Dissertation besteht aus vier Studien und verfolgte das Ziel, die pathologische kognitive Verschlechterung in einer zur Baseline-Erhebung größtenteils gesunden, älteren Stichprobe (Alter: ≥ 70 Jahre; N = 604 zur Baseline-Erhebung) der longitudinalen, beobachtenden und prospektiven „Vogel Studie“ aus Würzburg über zwei Messzeitpunkte im Abstand von ca. 3 Jahren zu erfassen und zu beschreiben, zwischen gesunden und erkrankten StudienteilnehmerInnen zu differenzieren und Prädiktoren der MCI/AD sowie des longitudinalen Studien-Dropouts zu definieren.
Studien 1 und 2 differenzierten gesunde StudienteilnehmerInnen von MCI-PatientInnen anhand der über die fNIRS zur Baseline-Erhebung erfassten hämodynamischen Antwort des Parietalkortex während der Bearbeitung eines Paradigmas (hier: Winkeldiskriminationsaufgabe [ADT]) zur visuell-räumlichen Verarbeitungsleistung im Rahmen der Baseline-Erhebung. Es konnte eine neuronale Hypoaktivität bei den MCI-PatientInnen festgestellt werden, wobei sowohl gesunde StudienteilnehmerInnen als auch MCI-PatientInnen eine höhere superiore und rechts-hemisphärische Aktivierung zeigten. MCI-PatientInnen hatten mehr Schwierigkeiten, das Paradigma zu lösen. Dennoch konnten keine Hinweise auf Kompensationsmechanismen bei den MCI-PatientInnen aufgedeckt werden.
Studie 3 definierte zunächst die vier latenten Faktoren deklaratives Gedächtnis, Arbeitsgedächtnis, Aufmerksamkeit und visuell-räumliche Verarbeitung basierend auf Strukturgleichungsmodell-Berechnungen (SEM) der Stichprobe anhand von adäquat mess(in-)varianten konfirmatorischen Faktormodellen von der Baseline-Erhebung zum ersten von insgesamt zwei Follow-up-Erhebungen nach rund 3 Jahren. Dadurch wurde eine dimensionale Einschätzung pathologischer kognitiver Verschlechterung gegenüber klassifikatorisch-kategorialer Zuweisung (gesund/krank) der Stichprobe ermöglicht. Zusätzlich konnte die Überlegenheit des latenten Faktor-Ansatzes gegenüber eines Composite-Ansatzes gezeigt werden. Anschließend wurden anhand eines Mixed-Model-Ansatzes Prädiktionsanalysen zur Vorhersage der latenten Faktoren zum ersten Follow-up durch Risikofaktoren der Baseline-Erhebung berechnet. Das Geschlecht der StudienteilnehmerInnen erwies sich als bester Prädiktor für die kognitive Veränderung in allen kognitiven Domänen, wobei Frauen in Gedächtnis-Domänen eine bessere Leistung als Männer erzielten. Vor allem für das deklarative Gedächtnis sagte geschlechterunabhängig ein höheres Alter eine geringere Leistung vorher. Zusätzlich zeigten sich prädiktive Effekte eines geringeren Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) Serum-Levels auf geringere Aufmerksamkeitsleistung und der erhöhten Depressivität auf geringere visuell-räumliche Verarbeitungskapazitäten.
Studie 4 berichtet darüber hinaus von Baseline-Prädiktoren des Studien-Dropouts zum ersten Follow-up. Die kognitive Leistung, wie in Studie 3 anhand der vier latenten kognitiven Faktoren definiert, stellte für eine kognitive Verschlechterung in den Domänen deklaratives Gedächtnis, Aufmerksamkeit und visuell-räumliche Verarbeitung einen Prädiktor für Studien-Dropout dar. Auch ein auffälliges Demenz-Screening im Mini-Mental Status Examination (MMSE) sagte Dropout vorher.
Insgesamt erwiesen sich sowohl die Anwendung des fNIRS-Bildgebungsverfahrens zur Erfassung visuell-räumlicher Verarbeitungsleistung im Parietalkortex während Bearbeitung der ADT als auch die dimensionale Betrachtung der neuropsychiatrischen Testbatterie im Rahmen prädiktiver und Dropout-Analysen als für die Früherkennungs-Forschung der MCI und AD geeignet. Die Ergebnisse werden abschließend im Gesamtkontext interpretiert und Implikationen, Limitation und Perspektiven diskutiert.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:26558 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Ettlinger [geb. Haberstumpf], Sophia |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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