Betydning av kognitiv anatomi med relevans for MR undersøkning under utredning av pasienter med demens

Betydning av kognitiv anatomi med relevans for MR undersøkning under utredning av pasienter med demens Karin Persson LIS i rotasjon indremedisin, PhD

Disposisjon Hjerneanatomi og kognitive funksjoner Når kart og terreng ikke stemmer Oppsummering 3

Det er relevant å kjenne den kognitive anatomien for å vite hva vi kan forvente av MR-undersøkelser ved utredning av personer med kognitive symptomer eller demens. 4

Disposisjon Hjerneanatomi og kognitive funksjoner Når kart og terreng ikke stemmer Oppsummering 5

Kognitive funksjoner Hukommelse Språk Orienteringsevne Rom-retningssans Abstraksjonsevne Logisk tankegang Vurderingsevne Eksekutiv funksjon Innsikt Sosial kognisjon Forståelse 6

Anatomi FRONTALLAPP PANNELAPP PARIETALLAPP ISSELAPP INSULA OKSIPITALLAPP BAKHODELAPP TEMPORALLAPP TINNINGLAPP CEREBELLUM LILLEHJERNEN 7 Illustrasjon: MK Gonzalez

Anatomi Bark/corteks Hvit substans Temporallapp Nevronenes kommunikasjon 1-0-1-0-1 Intrakortikalt, moduler (små lokale nettverk) Kommunikasjon til andre deler av hjernen Bilde fra: https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-anatomy/types-neurons Illustrasjon: MK Gonzalez 8

Anatomi Hippocampus Entorhinale cortex Parahippocampal gyrus Det limbiske systemet Fornix Amygdala Hippocampus Cingulum 9 Illustrasjon: MK Gonzalez Fotografi: Per Brodal, 2013

Anatomi Thalamus Basalgangliene Nucleus caudatus Putamen Striatum Globus pallidus 10 Illustrasjon: MK Gonzalez Fotografi: Per Brodal, 2013

Primære områder og assosiasjonsområder Sensasjon Persepsjon Kognisjon Assosiasjonscortex 11 Illustrasjon: MK Gonzalez

Baner I cortex, mindre moduler Mellom kortikale områder Assosiasjonsfibrer, cortex-cortex Kommissurala fibrer, interhemisfæriske Projeksjonsfibrer, kortiko-sukortikale 12 Neurovetenskaplig psykiatri. Rahm, 2018

Kretser og nettverk Parietallapp Kretser Kortiko-striato-thalamo-kortikale Kortiko-striato-cerebello-kortikale Nettverk Områder med mange efferenter og afferenter, synkroniserer funksjoner Eksekutiv kontroll -nettverket «Default mode network», hvilenettverk, «lar tankene vandre», empati, bekymringer Prefrontalkorteks «Salience network» -viktighetsnettverk 13 Neurovetenskaplig psykiatri. Rahm, 2018

Vi vet nå en del om hjernens anatomi og avanserte funksjon. Men hva har de forskjellige hjernedelene «hovedansvar» for? 14

PARIETALLAPP Assosiasjonsområdenes oppgaver Visuospatial funksjon, rom-retningssans «Det indre blikk», indre kart. Posisjonen til ting, hø-ve, «relasjonelle oppgaver», magnituder Regning, tall, lesing, skriving, musikk (hø). Tidspersepsjon og tidsorientering Illustrasjon: 15 http://www.nmr.mgh.harvard.edu/mkozhevnlab/?page_id=308

Assosiasjonsområdenes oppgaver Synsinntrykk og bearbeiding av disse Oppfatte det øynene formidler. Oppfatte skrift, linjer, terreng, ansikt OKSIPITALLAPP 16

FRONTALLAPP Assosiasjonsområdenes oppgaver Eksekutiv funksjon. Planlegging, igangsetting, gjennomføring og kontroll av en oppgave. Inhibering, oppdatering/arbeidshukommelse, «shifting» 1. Impulsstyring, hemning, fleksibilitet, oppmerksomhet Søkemotor Oppmerksomhet og dyp konsentrasjon (dorsale og ventrale frontoparietale nettverk) Broca språk Selvrefleksjon, samvittighet, personlighet (skjule irritasjon, fokusere når kjedelig, impulsivitet, empati) 1 Friedman, N. P. and A. Miyake. Cortex, 2017 17

Eksekutiv funksjon omfattende funksjon Atferdsmonitorering Planlegging, arbeidshukommelse Risikovurdering, hemming av upassende atferd 18 Engstad et al., Tidsskr Nor Legeforen 2013

Assosiasjonsområdenes oppgaver Hukommelse og følelsesliv. TEMPORALLAPP 19

Assosiasjonsområdenes oppgaver Hukommelse TEMPORALLAPP Deklarativ/Eksplisitt. Huske hendelser og opplysninger. Episodisk/opplevelser Semantisk/fakta Prosedural/Implisitt. Ferdigheter og vaner. 20 Foto: niklaskokbok.se

Assosiasjonsområdenes oppgaver Hukommelse Innlæring: Hippocampus og frontal oppmerksomhet, lagring i hele assosiasjonscortex Uthenting: Hippocampus, frontalt søk og posteriore cingulum Ved gjenkjenning eller cues, avlastes den frontale komponenten av uthenting Semantisk hukommelse, fremre ve temporallapp (+ parietalområde nær temporalovergangen ords betydelse), mindre grad hippocampus for uthenting 21

Assosiasjonsområdenes oppgaver Hukommelse og følelsesliv. TEMPORALLAPP Midtre del, hippocampus, hukommelsesfunksjoner. Følelsesliv (amygdala). Luktesans. Stedsorientering (allosentrisk navigasjon), GPS. Ytre, fremre del, ve semantisk hukommelse, hø episodisk følelsesladet hukommelse. Nedre del, behandle visuell informasjon objektidentifikasjon Øvre del, hørsel, Wernickes språkområde Illustrasjon: 22 http://www.nmr.mgh.harvard.edu/mkozhevnlab/?page_id=308

Assosiasjonsområdenes oppgaver Mottar sanseinformasjon fra alle regioner. Autonom kontroll. Smerte, kroppsopplevelse, emosjoner, affektregulering, kobling til det limbiske system. «Gut feeling». INSULA 23 Damasio, The feeling of what happens, 1997

FRONTALLAPP PARIETALLAPP Språk Wernicke impressiv språkforståelse, temporoparietalt Benevning, huske ord temporoparietal overgang. Objektigjenkjenning/ordforståelse, temporalt Broca ekspressiv, frontalt TEMPORALLAPP 24

Subkortiale/cerebellære oppgaver Basalgangliene Prosedural hukommelse (kortikostriatale baner) Vaner (tvang), regelmessighet Responslæring Cerebellum: Cerebrums hjelper Organisering av inntrykk Sekvensering, koordinering av motorikk, mønstergjenkjenning (rytme, lydrekker, språk) Tidsoppfattelse, abstrakt tenking, innlevelse basert på avlesning av mønster. Kobling til belønning Cingulum Limbisk assosiasjonsområde, formidle følelsesmessig informasjon, smerter, oppmerksomhet 25

Hjernen har avanserte systemer for å styre vår kognisjon, og flere funksjoner styres ikke fra ett enkelt område alene. 26

Hvilke områder kan forventes påvirket? Sykdom Typiske symptomer Forventet påvirket hjerneområde MR Alzheimers sykdom 1 Hukommelsessvikt Mediale temporallapp/hippocampus Språklig svikt-ordleting Temporoparietal overgang ve side Rom-retningsvansker Parietalt (hø side) Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietalt Lewylegemedemens 2 Visuelle hallusinasjoner Oksipitalt Parkinsonistiske symptomer Basalganglier Relativt bevart hukommelse Normal medial temporallapp/hippocampus Eksekutiv svikt Basalganglier Rom-retningsvansker Parietalt (hø side) Frontotemporal demens 3,4 Atferdssymptomvariant Frontotemp, ant cingulum, ant insula, thalamus Semantisk språkvariant Venstre fremre temporallapp Non-fluent språkvariant Venstre frontallapp Vaskulær demens 5 Psykomotorisk treghet Fronto-striato-parietale områder, thalamus Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietale områder, thalamus 1 Lam, B., et al. Alzheimers Res Ther, 2013 2 Watson, R., et al. Dement Geriatr Cogn Disord, 2009 3 Gorno-Tempini, M. L., et al. Neurology, 2011 4 Rohrer, J. D. and H. J. Rosen. Int Rev Psychiatry, 2013 5 Sachdev, P., et al. Alzheimer Dis Assoc Disord, 2014 27

Hvilke områder kan forventes påvirket? Sykdom Typiske symptomer Forventet påvirket hjerneområde MR Alzheimers sykdom 1 Hukommelsessvikt Mediale temporallapp/hippocampus Språklig svikt-ordleting Temporoparietal overgang ve side Rom-retningsvansker Parietalt (hø side) Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietalt Lewylegemedemens 2 Visuelle hallusinasjoner Oksipitalt Parkinsonistiske symptomer Basalganglier Relativt bevart hukommelse Normal medial temporallapp/hippocampus Eksekutiv svikt Basalganglier Rom-retningsvansker Parietalt (hø side) Frontotemporal demens 3,4 Atferdssymptomvariant Frontotemp, ant cingulum, ant insula, thalamus Semantisk språkvariant Venstre fremre temporallapp Non-fluent språkvariant Venstre frontallapp Vaskulær demens 5 Psykomotorisk treghet Fronto-striato-parietale områder, thalamus Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietale områder, thalamus +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ 1 Lam, B., et al. Alzheimers Res Ther, 2013 2 Watson, R., et al. Dement Geriatr Cogn Disord, 2009 3 Gorno-Tempini, M. L., et al. Neurology, 2011 4 Rohrer, J. D. and H. J. Rosen. Int Rev Psychiatry, 2013 5 Sachdev, P., et al. Alzheimer Dis Assoc Disord, 2014 28

Hvor godt kan forskjellige områder i hjernen forklare hukommelsesfunksjon? Visuelle skalaer Automatisk volumetri med NeuroQuant Skala/område (282 pas; 30 SCI, 93 MCI, 159 demens) Ujustert forklart varians (R 2 ) MTA 0.22* 0.32* Koedam 0.05* 0.28* GCA-f 0.05* 0.26* Fazekas 0.06* 0.24 * Variabelen signifikant i modellen Justert forklart varians (R 2 ) Struktur (275 pas; 38 SCI, 66 MCI, 171 demens) Ujustert forklart varians (R 2 ) Hippocampus* 0.36* 0.41* Amygdala* 0.19* 0.26* Caudatus 0.02 0.18 Putamen* 0.11* 0.23* Pallidum 0.03* 0.19 Thalamus* 0.01 0.18* Forebrain parenchyma* 0.22* 0.26* Kortikal grå substans* 0.15* 0.22* Cerebellum <0.001 0.18 Sideventrikler* 0.16* 0.25* Inferiore horn av sideventrikler* 0.21* 0.27* *Variabelen signifikant i modellen Justert forklart varians (R 2 ) 29

MR-bilder av hjernen korrelerer med kognitive symptomer, men tydeligvis ikke 100%. Hva betyr dette for klinikeren? 30

Klinikerens dilemma Når klinisk bilde ikke passer med det bildene viser Eks. PADR prosjektet Alder MMSE Umiddelbar hukommelse Utsatt hukommelse Gjenkjenning MR caput 1 72 år 22 8 0 15/20 2 69 år 23 13 1 17/20 31

Disposisjon Hjerneanatomi og kognitive funksjoner Når kart og terreng ikke stemmer Oppsummering 32

Når kart og terreng ikke stemmer årsaker Symptom, uten atrofi av det forventede området Baner, nettverk (hvitsubstansskader, skader i andre områder) Diachisis (funksjonell) Kognitiv reserve Mindre robuste nettverk Mindre fleksible nettverk Område A nødvendig for funksjon Område A og B nødvendig for funksjon Område A og B eller A og C nødvendig for funksjon Price, C. J. and K. J. Friston. Trends Cogn Sci, 2002 1 Bartzokis, G., et al. Neurobiol Aging, 2004 2 Ferreira, D., et al., Scientific reports, 2017 Neurovetenskaplig psykiatri, Christoffer Rahm, 2018 33

Når kart og terreng ikke stemmer årsaker Atrofi av område uten symptomer Premorbid anatomi - tilpasning Alder Kognitiv reserve Mer robuste nettverk Nettverk som er gode på «alternative ruter». Strategier, bedømmelse, læring, ulikheter i mulighet og kapasitet, «variability in brain function is more than noise» 1 1 Seghier, M. L. and C. J. Price. Trends Cogn Sci, 2018 34

Disposisjon Hjerneanatomi og kognitive funksjoner Når kart og terreng ikke stemmer Oppsummering 35

Oppsummering MR har fått en økende rolle i demensutredning, ikke bare utelukke. Når kliniske symptomer ikke bekreftes av MR funn, kan skader av hjernens komplekse nettverk og baner være forklarende faktorer. Å ha kjennskap til kognisjonens anatomi er viktig for å forstå symptombilder og å stille en korrekt diagnose. 36

Demens og dens underliggende årsaker baseres fortsatt på kliniske vurderinger. MR-diagnostikk har fortsatt ikke bedre validitet enn at den kun kan brukes støttende i klinisk hverdag.

Takk! Litteratur Kognitionens neuroanatomi, Stefan Hansen, Kognitiv medicin, Wahlund et al., 2011 Neurovetenskaplig psykiatri, Christoffer Rahm, 2018 Strukturell MR og kognitiv funksjon: Hvordan henger endringer i hjerne og kognisjon sammen? Walhovd, Fjell. Tidsskr. norsk psykologforen., 2008 Sentralnervesystemet, Per Brodal, 2013 Illustrasjoner Adobe stock images