Associações entre habilidades de funções executivas, água livre e microestrutura da substância branca na velhice, parte 3

7.1. Associações entre função executiva e microestrutura da substância branca

As associações entre os fatores FE e as medidas de FW e microestrutura da substância branca são exibidas na Tabela 2. As associações correspondentes entre todas as covariáveis ​​e as medidas de FW e microestrutura da substância branca desses modelos são exibidas na Tabela 3.

Nos últimos anos, numerosos estudos mostraram que existe uma estreita ligação entre a memória humana e a microestrutura da substância branca do cérebro. A substância branca é composta por muitas fibras nervosas e seus tecidos de suporte, e sua função é conectar diferentes áreas do cérebro às fibras nervosas. Para o aprendizado e a memória do cérebro humano, uma rede neural de substância branca saudável e completa é crucial.

Um estado pouco saudável da microestrutura da substância branca pode contribuir para a degradação da memória e o declínio cognitivo. Estudos demonstraram que a degeneração da substância branca também é uma das causas essenciais de doenças neurodegenerativas, como a doença de Alzheimer. Essa degeneração pode levar a danos e perda de conexões nas fibras nervosas, o que afeta a transmissão de informações em diversas áreas do cérebro, agravando o declínio da função cognitiva e a perda de memória.

No entanto, também existem estudos que mostram que as pessoas podem manter a saúde da sua substância branca e manter uma boa memória e capacidades cognitivas, melhorando o seu estilo de vida e hábitos comportamentais. Por exemplo, uma boa nutrição e um sono adequado podem fornecer a energia necessária ao cérebro e as proteínas necessárias para reparar as células; o exercício regular pode estimular a formação de neurônios e neuromas; aprender novos conhecimentos, praticar a memória e o pensamento podem estimular e manter as fibras nervosas. Conectividade; permanecer socialmente engajado pode melhorar a atividade cognitiva do cérebro e a saúde mental.

Além disso, o avanço contínuo da tecnologia médica atual, como a tecnologia de neuroimagem, pode ajudar os médicos a observar a microestrutura da substância branca dos pacientes para detecção precoce e tratamento de algumas doenças e sintomas relacionados à degeneração da substância branca.

Portanto, manter a microestrutura da substância branca é fundamental para manter a saúde e a memória do cérebro. As pessoas podem melhorar continuamente a sua saúde através de bons hábitos de vida e tecnologia médica para manter uma rede neural de substância branca saudável e completa, tornando-se mais inteligentes, mais criativas e mais enérgicas. Percebe-se que precisamos melhorar nossa memória. Cistanche deserticola pode melhorar significativamente a memória porque Cistanche deserticola é um material medicinal tradicional chinês com muitos efeitos únicos, um dos quais é melhorar a memória. A eficácia da carne picada vem dos vários ingredientes ativos que ela contém, incluindo ácidos, polissacarídeos, flavonóides, etc. Esses ingredientes podem promover a saúde do cérebro de várias maneiras.

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As análises foram realizadas separadamente para cada setor e cada métrica (FW, FAFWcorr e MDFWcorr), mas as associações entre qualquer métrica e os fatores comuns de FE e específicos da memória de trabalho foram estimadas dentro do mesmo modelo.

As correções de FDR na Tabela 2 foram baseadas apenas em todos os valores de p daquela coluna (por exemplo, em todas as associações entre o fator EF comum e as métricas de FW, com correções de FDR separadas para FAFWcorr e MDFWcorr; 3 conjuntos adicionais de correções de FDR foram examinados para associações entre Trabalho Específico de memória e FW, FAFWcorr e MDFWcorr). Um exemplo dessas análises é exibido na Fig. 3 (para FW em todos os setores).

O fator FE comum foi associado ao FW em 9 dos 11 setores de substância branca (e na medida de 'todos os setores'). Em todos os casos, mais FW correspondeu a menor capacidade de EF Comum (variação de=-0,15 a -0,26). EF Comum não foi associado com FAFWcorr ou MDFWcorr em nenhum dos tratos. O fator específico da memória de trabalho foi associado a maior FAFWcorr no IFG Triangularis (= 0 0,21), mas não com qualquer outra métrica de microestrutura de FW ou substância branca após a correção de FDR.

As análises após a exclusão de indivíduos com CCL são exibidas na Tabela 4. Para FE comum e FW, as associações negativas não foram significativas após a correção de FDR, embora associações significativas tenham sido observadas para 2 dos 11 tratos de substância branca com base em valores de p não corrigidos (cíngulo e fascículo unicinado). As associações com os setores restantes foram atenuadas em aproximadamente metade (faixa=-0,09 a -0,15). Para o fator Específico da Memória de Trabalho, a associação com FA no IFG Triangularis permaneceu significativa mesmo após a correção de FDR (= 0,25). Além disso, associações significativas foram observadas para FA no fascículo longitudinal inferior e no fascículo longitudinal superior (= 00,26 e 0,28, respectivamente).

7.2. Interações entre reserva cognitiva e microestrutura da substância branca

Em seguida, na amostra completa (isto é, incluindo indivíduos com DCL e aqueles com diagnósticos de DCL ausentes), repetimos o mesmo conjunto de análises após adicionar a capacidade cognitiva geral aos 20 anos e sua interação com a medida relevante da substância branca ao modelo de regressão. Conduzimos apenas análises de moderação para as medidas da substância branca significativamente associadas aos fatores EF nas análises primárias (isto é, EF comum e FW em 9 setores e a medida 'todos os setores', memória de trabalho específica e FAFWcorr apenas no trato IFG Triangularis).

Results are displayed in Table 5. Although AFQT scores were strongly predictive of Common EF (βs = 0.41 to 0.64), they did not moderate any of the associations between the EF factors and FW described above (all uncorrected ps >{{0}}.243, ps corrigido por FDR > 0,782). Finalmente, conduzimos análises de sensibilidade usando uma pontuação dicotômica para reserva cognitiva (ou seja, agrupando indivíduos acima ou abaixo da média), que também não revelou nenhuma evidência de que a reserva cognitiva moderasse associações entre fatores de FE e FW ou FA (ver Tabela suplementar S3).

8. Discussão

O objetivo do estudo foi compreender melhor as associações entre as habilidades de FE e a microestrutura da substância branca em idosos. Os resultados indicaram que as habilidades de FE (especificamente um fator de FE comum que compreende o desempenho em 6 tarefas) foram associadas ao FW em quase todos os tratos corticais examinados aqui, mas não com FAFWcorr ou MDFWcorr. Maior capacidade de FE comum foi associada a menor FW. Esses achados refletem as associações com a idade, que foi associada à água livre em todos os tratos corticais, mas associada apenas a FAFWcorr ou MDFWcorr em alguns tratos.

Estes resultados são consistentes com dois estudos recentes que sugeriram que os FE estão associados ao FW (mas não ao FAFWcorr ou ao MDFWcorr) em amostras de adultos mais velhos (Archer et al., 2020; Maillard et al., 2019). Estes estudos anteriores concentraram-se em amostras com taxas elevadas de CCL (~50%) e o nosso estudo estende estes resultados a uma amostra ligeiramente mais jovem, com uma prevalência substancialmente menor de CCL. É importante ressaltar que, depois de excluir indivíduos com MCI (13,7% da amostra), as associações entre FE comum e FW descritas acima não foram significativas, sugerindo que os indivíduos com MCI podem estar conduzindo muitas das associações de FW observadas, embora houvesse alguma evidência de que a FE Comum permaneceu associada ao FW no cíngulo e uncinado (com base em valores brutos). Assim, associações generalizadas entre FE comum e FW podem ser observadas principalmente em amostras com alguns casos de DCL/DA.

Outra explicação para a falta de significância de muitos setores após a exclusão dos casos de DCL é o poder reduzido na amostra menor cognitivamente normal (com uma faixa restrita de pontuações). No entanto, as associações entre FE comum e FW foram cerca de metade da magnitude que tinham quando incluíram participantes com DCL (Tabela 2 vs Tabela 4), sugerindo que as diferenças não se devem simplesmente a uma redução no tamanho da amostra. Assim, a FE pode estar modestamente relacionada com o FW em indivíduos cognitivamente normais, com associações observadas potencialmente para tratos conectados frontalmente (por exemplo, teuncinado e cíngulo) no envelhecimento normal. Isto é consistente com a noção de que as métricas de FW capturam principalmente a neurodegeneração (Pasternaket al., 2012), com diferenças individuais no FW não sendo fortemente associadas às habilidades cognitivas até que alguma neurodegeneração tenha ocorrido.

Outro estudo recente com idosos cognitivamente normais revelou associações negativas semelhantes entre FW e cognição fluida (que incluía múltiplas tarefas de FE) em alguns, mas não todos, tratos de substância branca (incluindo o cíngulo e SLF) e nenhuma associação com FAFWcorr em qualquer um dos tratos candidatos ( Gullett et al., 2020). Portanto, as associações entre FE comum e FW podem ser relativamente restritas a certas regiões do cérebro na idade adulta e no envelhecimento normal, mas se expandem para outras com a idade e/ou patologia precoce da DA. Em ambos os casos, as associações parecem exclusivas para FW em vez de métricas FAFWcorr ou MDFWcorr.

Como este foi um dos primeiros estudos a examinar essas associações no nível dos fatores latentes, também pudemos examinar associações entre a variância exclusiva de tarefas de memória de trabalho ainda não capturadas pela FE Comum (ou seja, o fator Específico da Memória de Trabalho). Os resultados na amostra completa (incluindo indivíduos com DCL) foram consistentes com um estudo anterior de adultos mais jovens, no qual a capacidade específica de atualização da memória de trabalho não estava associada à microestrutura da substância branca (Smolker et al., 2018), embora as métricas FA e MD não tenham sido corrigidas para FW neste estudo anterior. No entanto, o fator Específico da Memória de Trabalho foi associado ao FAFWcorr no IFG-Triangularis na análise primária (incluindo participantes com CCL) e ao FAFWcorr em três setores (IFG-Triangularis, fascículo longitudinal inferior e superior) após exclusão dos participantes com CCL.

Será importante examinar mais detalhadamente essas novas associações específicas da memória de trabalho para entender essas associações positivas com o FAFWcorr, incluindo por que algumas associações foram observadas apenas em indivíduos incognitivamente normais. É importante ressaltar que houve pouca evidência de diferenças em nível de grupo no FAFWcorr entre indivíduos cognitivamente normais e com DCL (ver Tabela S3), sugerindo que a falta de associação na amostra completa não foi motivada por indivíduos com DCL com menor FAFWcorr. Em vez disso, as diferenças individuais capturadas por medidas microestruturais podem ser mais sutis e lançar luz sobre a variabilidade individual no envelhecimento normal. Ou seja, embora as métricas de FW capturem a neurodegeneração ou degradação axonal (e, portanto, relacionadas à capacidade cognitiva após alguma atrofia ter ocorrido), as medidas microestruturais podem conte-nos mais sobre a função normal e/ou pode ser útil em estudos preditivos. Isso seria consistente com trabalhos anteriores mostrando que o FW estava fortemente associado à neurodegeneração (por exemplo, volume do hipocampo), mas o FAFWcorr no fórnice interagiu com o volume do hipocampo para prever o declínio futuro da função executiva (Archer et al., 2020).

Independentemente disso, esses achados destacam a importância de considerar o papel do MCI nessas associações e avaliar separadamente os correlatos cognitivos da microestrutura da substância branca em indivíduos cognitivamente normais. Além disso, como trabalhos anteriores sugeriram que operações específicas da memória de trabalho podem estar mais associadas a regiões subcorticais do cérebro, como a entrada nos gânglios da base (Friedman e Miyake, 2017), será interessante investigar melhor essas associações com FW e substância branca em outros tratos. além daqueles tratos corticais examinados aqui.

Outro objetivo do estudo foi examinar se um indicador de reserva cognitiva (capacidade cognitiva geral aos 20 anos) modera as associações entre FEs e a microestrutura da substância branca. Por exemplo, trabalhos anteriores nesta amostra VETSA demonstraram que indivíduos com baixa capacidade cognitiva geral aos 20 anos demonstraram associações mais fortes entre o volume do hipocampo e a memória na idade média de 56 anos (Vuoksimaaet al., 2013). Os presentes resultados não indicaram evidências de tais interações para FE comum. Os efeitos moderadores da reserva cognitiva podem ser apenas aparentes no contexto de patologias relacionadas com doenças ou com a idade. Embora a FW em todos os setores tenha sido significativamente associada à idade, a natureza transversal deste estudo torna difícil determinar se essa associação reflete a neuropatologia relacionada à idade ou, em vez disso, reflete diferenças individuais pré-existentes ou outros fatores além da neuropatologia relacionada à idade. Na verdade, anormalidades na substância branca foram observadas na onda 2 de VETSA (idade média de 62 anos) (FennemaNotestine et al., 2016; Sanderson-Cimino et al., 2021), sugerindo que alguma patologia estava presente em pelo menos alguns indivíduos, mas uma interação significativa com a capacidade cognitiva aos 20 anos não foi observada. Alternativamente, ou adicionalmente, a moderação de FAFWcorr e MDFWcorr pela reserva cognitiva pode ser possível em amostras com maiores taxas de deficiências (MCI ou DA), uma vez que as FE parecem mais relacionadas com estas medidas em pacientes com DA (Jiet al., 2017).

Embora as associações entre os fatores FE e o FW tenham diferido após a remoção dos indivíduos com CCL dessas análises (ou seja, Tabela 2 versus Tabela 4), não houve diferenças de grupo entre os indivíduos com CCL e os indivíduos cognitivamente normais em nosso índice de reserva cognitiva de adultos jovens (p =). 263). O fato de nossos indivíduos com DCL terem níveis comparáveis ​​de reserva cognitiva de adultos jovens aos indivíduos cognitivamente normais, mas parecerem mostrar associações muito mais fortes entre FE comum e FW, acrescenta mais suporte à ideia de que as associações entre FE e FW diferem no envelhecimento normal versus envelhecimento patológico. Portanto, pode ser interessante examinar os efeitos moderadores da reserva cognitiva apenas em amostras de casos de DCL, embora seja necessário fazê-lo numa amostra com um número maior de indivíduos com DCL.

8.1. Forças e fraquezas
A avaliação abrangente de FEs no VETSA permitiu o exame de associações entre FE e microestrutura da substância branca usando uma abordagem de variável latente que isolou a variância comum de FE da variância específica da memória de trabalho em um momento no início da velhice, quando a maioria dos indivíduos era cognitivamente normal. Este estudo também representa um dos primeiros exames sobre o papel da reserva cognitiva nestas associações. Alguns pontos fracos do estudo incluem o facto de todos os participantes serem homens e a grande maioria ser não-hispânica e branca. Será importante avaliar estas associações em amostras mais diversas.

Além disso, usamos modelos estabelecidos de tratos de substância branca (Archer, Vaillancourt, & Coombes, 2018) e um atlas de tratos de substância branca recentemente disponível que fornece forte cobertura do cérebro, replicando associações anteriores entre FE e FW em adultos mais velhos (Archer et al., 2020 ). Embora nossos resultados tenham mostrado associações consistentes entre o fator EF comum e métricas extracelulares (FW), mas não intracelulares (FAFWcorr e MDFWcorr), ainda não está claro quais processos celulares específicos contribuem para cada variável. Uma melhor compreensão dos correlatos cognitivos de FW, FAFWcorr e MDFWcorr ajudará a esclarecer a natureza destas medidas e o seu papel como preditores e indicadores de envelhecimento, mas também são necessários estudos adicionais para quantificar o que dá origem a diferenças individuais nestas medidas.

Finalmente, este estudo é transversal e não pode determinar se essas associações refletem associações pré-existentes entre FE comum e AF, ou se esses efeitos são específicos do envelhecimento. Os resultados de um estudo existente sugerem que os níveis basais de FW também estão associados a alterações longitudinais na FE, embora esta amostra fosse cerca de 10 anos mais velha do que a presente amostra e a maioria dos indivíduos tenha sido diagnosticada com MCI ou demência (Maillard et al., 2019). Em nosso estudo, a idade foi consistentemente associada a todas as medidas de água livre (e a algumas medidas de substância branca), sugerindo que as medidas de água livre examinadas aqui são sensíveis à idade. As correlações com a idade podem ser estimativas relativamente baixas, dada a estreita faixa etária da nossa amostra (~10 anos). Em qualquer caso, será necessário examinar estas associações no início da idade adulta e na meia-idade para determinar se as associações entre FW e FE refletem alterações na FE relacionadas com a idade ou talvez se são responsáveis ​​por diferenças individuais na FE ao longo da vida.

8.2. Observações finais

As FE são habilidades complexas de controle cognitivo de grande relevância para o envelhecimento. Este estudo esclarece as bases neurais dos componentes comuns e específicos da FE, demonstrando que as medidas de FW em muitos tratos corticais da substância branca estão associadas a diferenças individuais nas habilidades da FE comum. Por outro lado, as habilidades específicas da memória operacional foram associadas ao FAFWcorr, mas somente após a exclusão dos indivíduos com DCL das análises. As associações entre a capacidade comum de FE e a FW não foram moderadas pela reserva cognitiva na investigação atual, mas será importante considerar se esses fatores podem contribuir mais fortemente para associações entre FE e substância branca em estágios posteriores do envelhecimento ou progressão para declínio cognitivo ou demência.

Declaração de contribuição de autoria de crédito

Daniel E. Gustavson: Curadoria de dados, Análise formal, Visualização, Redação – rascunho original, Redação – revisão e edição. Derek B. Archer: Curadoria de dados, Visualização, Redação – rascunho original, Redação – revisão e edição. Jeremy A. Elman: Curadoria de dados, Redação – revisão e edição. Olivia K. Puckett: Curadoria de dados, Redação – revisão e edição. ChristineFennema-Notestine: Curadoria de dados, Metodologia, Redação – revisão e edição. Matthew S. Panizzon: curadoria de dados, redação – revisão e edição. Niranjana Shashikumar: curadoria de dados, redação – revisão e edição. Timothy J. Hohman: Metodologia, Redação – revisão e edição. Angela L. Jefferson: Redação – revisão e edição. Lisa T. Eyler: Metodologia, Redação – revisão e edição. Linda K. McEvoy: Metodologia, Redação – revisão e edição. Michael J. Lyons: Aquisição de financiamento, Redação – revisão e edição. Carol E. Franz: Aquisição de financiamento, Metodologia, Supervisão, Administração de projetos, Redação – revisão e edição. William S. Kremen: Aquisição de financiamento, Metodologia, Supervisão, Administração de projetos, Redação – revisão e edição.

Declaração de interesse concorrente

Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes ou relações pessoais conhecidas que possam ter parecido influenciar o trabalho relatado neste artigo.

Disponibilidade de dados

Os dados serão disponibilizados mediante solicitação.

Agradecimentos

Esta pesquisa foi apoiada pelos subsídios R03 AG065643, R01AG050595, R01 AG076838, R01 AG022381, P01 AG055367, K01AG073584 e K08 AG047903 dos Institutos Nacionais de Saúde. A publicação deste artigo foi financiada pelo Fundo de Acesso Aberto de Bibliotecas da Universidade do Colorado Boulder.

O conteúdo deste manuscrito é de responsabilidade dos autores e não representa opiniões oficiais da NIA/NIH ou da Administração dos Veteranos. Inúmeras organizações forneceram assistência inestimável na condução do Registro de EFP, incluindo o Departamento de Assuntos de Veteranos dos EUA, Departamento de Defesa; Centro Nacional de Registros de Pessoal, Administração Nacional de Arquivos e Registros; Receita Federal; Centro Nacional de Pesquisa de Opinião; Conselho Nacional de Pesquisa, Academia Nacional de Ciências; o Instituto de Pesquisa de Pesquisa, TempleUniversity. Os autores reconhecem com gratidão a cooperação contínua dos gêmeos e os esforços de muitos membros da equipe.

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