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Publicação
The impact of cognitive reserve on cognition and tract degeneration in small vessel disease
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Orientador(es)
Resumo(s)
Small vessel disease (SVD) can lead to cognitive impairment and dementia due to
disruption of white matter networks in the brain. However, traditional imaging markers for
SVD don’t fully explain the cognitive decline seen in patients. It has been proposed that
individual differences in brain resilience, specifically cognitive reserve, may explain this
variation. This study investigated how cognitive reserve, specifically educational attainment,
influences the preservation of white matter tracts in response to disease-related degeneration
in SVD. It further explored how cognitive reserve elucidates cognitive variation among SVD
patients with similar disease burdens.
The study used multi-center data from two different sites: Utrecht and Singapore.
MRI scans and diffusion MRI measures such as fractional anisotropy (FA) and mean
diffusivity (MD) were used to measure brain structure and white matter tract integrity.
Cognitive assessment encompassed three domains primarily affected in SVD: Attention and
Executive Functions, Processing Speed, and Verbal Memory. Educational attainment was
used as a proxy indicator of cognitive reserve. Regression and mediation analyses were
conducted to examine the relationship between cognitive reserve, white matter tracts, and
cognitive function in SVD patients.
The study revealed a positive relationship between cognitive reserve and cognitive
performance across all three domains. Higher cognitive reserve was associated with enhanced
microstructural integrity in key white matter tracts, mitigating the cognitive impact of SVDrelated degeneration. Notably, the cingulum bundle, corpus callosum, external capsule,
inferior longitudinal fasciculi, and uncinate fasciculus demonstrated a pronounced influence
of cognitive reserve on white matter tract integrity, highlighting its potential protective role
against SVD-related damage.
This study underscored the vital role of cognitive reserve, notably educational
attainment, in safeguarding white matter tract integrity and preserving cognitive function in
SVD patients. These findings contributed to our understanding of cognitive resilience
mechanisms in the context of SVD and hold promise for future tailored interventions.
A doença dos pequenos vasos cerebrais (DPVC) é uma condição cerebrovascular comum que pode levar ao comprometimento cognitivo e demência devido aos seus efeitos disruptivos nas redes de substância branca no cérebro. No entanto, os tradicionais marcadores de imagem para a DPVC não são capazes de explicar de forma extensiva o declínio cognitivo observado nos pacientes afetados por esta condição. Foi proposto que as diferenças individuais de resiliência cerebral, especificamente da reserva cognitiva, podem melhor explicar essa variação (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2023; Ter Telgte et al., 2018). No envelhecimento saudável, o declínio cognitivo é um processo normativo, com trajetórias individuais de envelhecimento, mostrando considerável variação na deterioração (Stern et al., 2019). As funções executivas em particular, podem ser seletivamente afetadas pelo envelhecimento, mas os mecanismos subjacentes por detrás deste processo continuam a carecer de clareza, tal como estratégias preventivas eficazes continuam igualmente em carência. Um mecanismo proposto para explicar este declínio das funções cognitivas é a "desconexão cortical”, resultante da perda de fibras de substância branca, que se acredita desempenhar um papel significativo no declínio cognitivo relacionado ao envelhecimento (O'Sullivan et al., 2001). O conceito de resiliência é, assim, apresentado como uma potencial explicação para a variabilidade nas mudanças patológicas observadas durante o envelhecimento (Stern et al., 2019). A resiliência refere-se à capacidade do cérebro em manter a função cognitiva diante do envelhecimento e da doença. Esta capacidade pode ser influenciada por múltiplos mecanismos, incluindo a reserva cognitiva e a reserva cerebral (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2023; Ter Telgte et al., 2018). A reserva cognitiva é um conceito complexo que se refere à capacidade do cérebro de compensar ou lidar com os efeitos das mudanças cerebrais, lesões ou doenças e pode ser influenciada por fatores genéticos e ambientais que operam continuamente ao longo da vida (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2019, 2023; Ter Telgte et al., 2018). Acredita-se que um maior enriquecimento intelectual leve a um nível mais elevado de reserva cognitiva, que geralmente é avaliado por fatores como educação, ocupação ou atividade cognitiva na meia idade e na velhice (Pinter et al., 2015; Stern et al., 2019, 2023). No caso da DPVC, é frequentemente referido na literatura que a localização das lesões nesta condição, nomeadamente das hiperintensidades da matéria branca (HMB), constituem parte da explicação para o declínio cognitivo observado. Porém inúmeros estudos apoiam a hipótese de que o declínio em várias áreas cognitivas pode ser amenizado, independentemente da gravidade das HMB, pelo efeito de uma alta reserva cognitiva (Pinter et al., 2015; Ter Telgte et al., 2018). No entanto, essa atenuação pode também ocultar a progressão e o comprometimento da doença. Pois, enquanto indivíduos com alta reserva cognitiva tolerem uma maior patologia, esta última também estará mais avançada no início do declínio cognitivo (Pinter et al., 2015; Stern, 2012). Consequentemente, quando a patologia supera a função, esses indivíduos experimentarão um declínio mais rápido do que aqueles que apresentam menor reserva cognitiva (Pinter et al., 2015; Stern, 2012). Este estudo investigou como a reserva cognitiva, especificamente o nível de educação, influencia a preservação das vias de substância branca em resposta à degeneração nos pacientes com DPVC. Adicionalmente, explorou como a reserva cognitiva pode elucidar a variação cognitiva entre os pacientes com DPVC que partilham quadros semelhantes da doença. Esta investigação é baseada em dados de centros de investigação internacionais distintos – Utrecht e Singapura. A pesquisa integra técnicas avançadas de neuroimagem, incluindo ressonância magnética (RM) e medidas de difusão de RM, como a anisotropia fracionada (FA) e a difusividade média (MD), para avaliar a estrutura cerebral e a integridade da substância branca. A avaliação cognitiva, centrada em domínios principalmente afetados pela DPVC (Atenção e Funções Executivas, Velocidade de Processamento e Memória Verbal), é uma componente fundamental do estudo. O nível de escolaridade é tido como indicador de reserva cognitiva. A análise estatística emprega análises de regressão e de mediação para examinar a complexa relação entre reserva cognitiva, tratos de matéria branca e função cognitiva em pacientes com DPVC. Os principais resultados do estudo revelam uma notável associação positiva entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo em todos os três domínios cognitivos avaliados e atrás referidos. Uma maior reserva cognitiva, particularmente representada por um maior nível de escolaridade, está relacionada com uma melhoria na integridade microestrutural de tratos importantes de matéria branca. Estes resultados enfatizam o potencial papel protetor da reserva cognitiva contra o impacto cognitivo da degeneração relacionada à DPVC. Especificamente, o feixe cingulado, o corpo caloso, a cápsula externa, o fascículo longitudinal inferior e o fascículo uncinado emergem como tratos nos quais a reserva cognitiva exerce uma influência significativa na integridade dos tratos de matéria branca, destacando a sua relevância na preservação da função cognitiva. Para abordar as questões de pesquisa apresentadas no início, o estudo utiliza uma análise estatística abrangente em três níveis. A primeira questão de pesquisa investiga como a reserva cognitiva pode explicar a variabilidade no desempenho cognitivo entre pacientes com quadros semelhantes de DPVC. Os resultados da análise de primeiro nível demonstram inequivocamente o impacto significativo da reserva cognitiva, representada pela escolaridade, no desempenho cognitivo. Esse impacto abrange domínios críticos, como Atenção e Funções Executivas, Memória Verbal e Velocidade de Processamento. Esses resultados alinham-se perfeitamente com a hipótese da reserva cognitiva e oferecem um sólido apoio ao papel fundamental da reserva cognitiva, particularmente da escolaridade, na moldagem do desempenho cognitivo em indivíduos afetados pela DPVC. Além disso, esses resultados destacam o potencial papel protetor da reserva cognitiva contra as consequências cognitivas da degeneração relacionada à DPVC, ampliando o corpo de pesquisas que consistentemente destacam o efeito protetor da reserva cognitiva em diversos domínios cognitivos. A segunda questão de pesquisa explora como a reserva cognitiva, especialmente em termos de escolaridade, influencia a preservação dos tratos de matéria branca diante do envelhecimento e da degeneração relacionadas à doença nas pequenas artérias. A análise de segundo nível revela uma correlação positiva convincente entre reserva cognitiva e integridade dos tratos de matéria branca. Essa correlação sugere que uma escolaridade mais elevada está associada a uma melhoria na integridade microestrutural de tratos específicos de matéria branca. Esses resultados dão peso à ideia de que a reserva cognitiva pode desempenhar um papel protetor contra os efeitos adversos da DPVC na integridade da matéria branca, apoiando tanto a conectividade estrutural quanto a funcional. Além disso, os tratos de matéria branca identificados coincidem notavelmente com redes cerebrais conhecidas, fornecendo evidências adicionais da relevância da reserva cognitiva na manutenção da conectividade funcional e, consequentemente, da função cognitiva. A terceira questão de pesquisa tem como objetivo desvendar o papel mediador da integridade dos tratos de matéria branca na relação entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo em diferentes domínios. A análise de mediação fornece insights detalhados, indicando que a integridade da matéria branca medeia parcialmente a associação entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo. Notavelmente, os tratos de matéria branca específicos identificados como mediadores em cada domínio cognitivo lançam luz sobre os seus papéis na atenção e funções executivas, memória verbal e velocidade de processamento. De particular interesse é o efeito inesperado da mediação negativa observado no CC7 e no SLF-III em diferentes domínios cognitivos. Esta observação inesperada destaca a complexidade destas interações, incluindo a diversidade funcional destes tratos, a complexidade envolvida na segmentação dos mesmos e a sua interpretação, bem como a possível presença de mecanismos compensatórios em jogo. Em conclusão, este estudo representa um avanço significativo na nossa compreensão da complexa interação entre reserva cognitiva, integridade dos tratos de matéria branca e resultados cognitivos no contexto da DPVC esporádica. Os resultados destacam o papel fundamental da reserva cognitiva, particularmente representada pelo nível de escolaridade, na mitigação do declínio cognitivo diante dos desafios impostos pela degeneração relacionada à DPVC. Além disso, as perceções sobre as relações entre reserva cognitiva, integridade da matéria branca e domínios cognitivos fornecem uma base sólida para o desenvolvimento de intervenções direcionadas à preservação da função cognitiva e ao enriquecimento da qualidade de vida de indivíduos que enfrentam a DPVC. Ao lançar luz sobre os mecanismos multifacetados que sustentam a resiliência cognitiva, esta pesquisa contribui substancialmente para o campo mais amplo da neurociência cognitiva e traça um caminho para futuros estudos destinados a descobrir estratégias inovadoras para a prevenção e tratamento do declínio cognitivo no contexto dos distúrbios neurológicos.
A doença dos pequenos vasos cerebrais (DPVC) é uma condição cerebrovascular comum que pode levar ao comprometimento cognitivo e demência devido aos seus efeitos disruptivos nas redes de substância branca no cérebro. No entanto, os tradicionais marcadores de imagem para a DPVC não são capazes de explicar de forma extensiva o declínio cognitivo observado nos pacientes afetados por esta condição. Foi proposto que as diferenças individuais de resiliência cerebral, especificamente da reserva cognitiva, podem melhor explicar essa variação (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2023; Ter Telgte et al., 2018). No envelhecimento saudável, o declínio cognitivo é um processo normativo, com trajetórias individuais de envelhecimento, mostrando considerável variação na deterioração (Stern et al., 2019). As funções executivas em particular, podem ser seletivamente afetadas pelo envelhecimento, mas os mecanismos subjacentes por detrás deste processo continuam a carecer de clareza, tal como estratégias preventivas eficazes continuam igualmente em carência. Um mecanismo proposto para explicar este declínio das funções cognitivas é a "desconexão cortical”, resultante da perda de fibras de substância branca, que se acredita desempenhar um papel significativo no declínio cognitivo relacionado ao envelhecimento (O'Sullivan et al., 2001). O conceito de resiliência é, assim, apresentado como uma potencial explicação para a variabilidade nas mudanças patológicas observadas durante o envelhecimento (Stern et al., 2019). A resiliência refere-se à capacidade do cérebro em manter a função cognitiva diante do envelhecimento e da doença. Esta capacidade pode ser influenciada por múltiplos mecanismos, incluindo a reserva cognitiva e a reserva cerebral (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2023; Ter Telgte et al., 2018). A reserva cognitiva é um conceito complexo que se refere à capacidade do cérebro de compensar ou lidar com os efeitos das mudanças cerebrais, lesões ou doenças e pode ser influenciada por fatores genéticos e ambientais que operam continuamente ao longo da vida (Kremen et al., 2022; Stern et al., 2019, 2023; Ter Telgte et al., 2018). Acredita-se que um maior enriquecimento intelectual leve a um nível mais elevado de reserva cognitiva, que geralmente é avaliado por fatores como educação, ocupação ou atividade cognitiva na meia idade e na velhice (Pinter et al., 2015; Stern et al., 2019, 2023). No caso da DPVC, é frequentemente referido na literatura que a localização das lesões nesta condição, nomeadamente das hiperintensidades da matéria branca (HMB), constituem parte da explicação para o declínio cognitivo observado. Porém inúmeros estudos apoiam a hipótese de que o declínio em várias áreas cognitivas pode ser amenizado, independentemente da gravidade das HMB, pelo efeito de uma alta reserva cognitiva (Pinter et al., 2015; Ter Telgte et al., 2018). No entanto, essa atenuação pode também ocultar a progressão e o comprometimento da doença. Pois, enquanto indivíduos com alta reserva cognitiva tolerem uma maior patologia, esta última também estará mais avançada no início do declínio cognitivo (Pinter et al., 2015; Stern, 2012). Consequentemente, quando a patologia supera a função, esses indivíduos experimentarão um declínio mais rápido do que aqueles que apresentam menor reserva cognitiva (Pinter et al., 2015; Stern, 2012). Este estudo investigou como a reserva cognitiva, especificamente o nível de educação, influencia a preservação das vias de substância branca em resposta à degeneração nos pacientes com DPVC. Adicionalmente, explorou como a reserva cognitiva pode elucidar a variação cognitiva entre os pacientes com DPVC que partilham quadros semelhantes da doença. Esta investigação é baseada em dados de centros de investigação internacionais distintos – Utrecht e Singapura. A pesquisa integra técnicas avançadas de neuroimagem, incluindo ressonância magnética (RM) e medidas de difusão de RM, como a anisotropia fracionada (FA) e a difusividade média (MD), para avaliar a estrutura cerebral e a integridade da substância branca. A avaliação cognitiva, centrada em domínios principalmente afetados pela DPVC (Atenção e Funções Executivas, Velocidade de Processamento e Memória Verbal), é uma componente fundamental do estudo. O nível de escolaridade é tido como indicador de reserva cognitiva. A análise estatística emprega análises de regressão e de mediação para examinar a complexa relação entre reserva cognitiva, tratos de matéria branca e função cognitiva em pacientes com DPVC. Os principais resultados do estudo revelam uma notável associação positiva entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo em todos os três domínios cognitivos avaliados e atrás referidos. Uma maior reserva cognitiva, particularmente representada por um maior nível de escolaridade, está relacionada com uma melhoria na integridade microestrutural de tratos importantes de matéria branca. Estes resultados enfatizam o potencial papel protetor da reserva cognitiva contra o impacto cognitivo da degeneração relacionada à DPVC. Especificamente, o feixe cingulado, o corpo caloso, a cápsula externa, o fascículo longitudinal inferior e o fascículo uncinado emergem como tratos nos quais a reserva cognitiva exerce uma influência significativa na integridade dos tratos de matéria branca, destacando a sua relevância na preservação da função cognitiva. Para abordar as questões de pesquisa apresentadas no início, o estudo utiliza uma análise estatística abrangente em três níveis. A primeira questão de pesquisa investiga como a reserva cognitiva pode explicar a variabilidade no desempenho cognitivo entre pacientes com quadros semelhantes de DPVC. Os resultados da análise de primeiro nível demonstram inequivocamente o impacto significativo da reserva cognitiva, representada pela escolaridade, no desempenho cognitivo. Esse impacto abrange domínios críticos, como Atenção e Funções Executivas, Memória Verbal e Velocidade de Processamento. Esses resultados alinham-se perfeitamente com a hipótese da reserva cognitiva e oferecem um sólido apoio ao papel fundamental da reserva cognitiva, particularmente da escolaridade, na moldagem do desempenho cognitivo em indivíduos afetados pela DPVC. Além disso, esses resultados destacam o potencial papel protetor da reserva cognitiva contra as consequências cognitivas da degeneração relacionada à DPVC, ampliando o corpo de pesquisas que consistentemente destacam o efeito protetor da reserva cognitiva em diversos domínios cognitivos. A segunda questão de pesquisa explora como a reserva cognitiva, especialmente em termos de escolaridade, influencia a preservação dos tratos de matéria branca diante do envelhecimento e da degeneração relacionadas à doença nas pequenas artérias. A análise de segundo nível revela uma correlação positiva convincente entre reserva cognitiva e integridade dos tratos de matéria branca. Essa correlação sugere que uma escolaridade mais elevada está associada a uma melhoria na integridade microestrutural de tratos específicos de matéria branca. Esses resultados dão peso à ideia de que a reserva cognitiva pode desempenhar um papel protetor contra os efeitos adversos da DPVC na integridade da matéria branca, apoiando tanto a conectividade estrutural quanto a funcional. Além disso, os tratos de matéria branca identificados coincidem notavelmente com redes cerebrais conhecidas, fornecendo evidências adicionais da relevância da reserva cognitiva na manutenção da conectividade funcional e, consequentemente, da função cognitiva. A terceira questão de pesquisa tem como objetivo desvendar o papel mediador da integridade dos tratos de matéria branca na relação entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo em diferentes domínios. A análise de mediação fornece insights detalhados, indicando que a integridade da matéria branca medeia parcialmente a associação entre reserva cognitiva e desempenho cognitivo. Notavelmente, os tratos de matéria branca específicos identificados como mediadores em cada domínio cognitivo lançam luz sobre os seus papéis na atenção e funções executivas, memória verbal e velocidade de processamento. De particular interesse é o efeito inesperado da mediação negativa observado no CC7 e no SLF-III em diferentes domínios cognitivos. Esta observação inesperada destaca a complexidade destas interações, incluindo a diversidade funcional destes tratos, a complexidade envolvida na segmentação dos mesmos e a sua interpretação, bem como a possível presença de mecanismos compensatórios em jogo. Em conclusão, este estudo representa um avanço significativo na nossa compreensão da complexa interação entre reserva cognitiva, integridade dos tratos de matéria branca e resultados cognitivos no contexto da DPVC esporádica. Os resultados destacam o papel fundamental da reserva cognitiva, particularmente representada pelo nível de escolaridade, na mitigação do declínio cognitivo diante dos desafios impostos pela degeneração relacionada à DPVC. Além disso, as perceções sobre as relações entre reserva cognitiva, integridade da matéria branca e domínios cognitivos fornecem uma base sólida para o desenvolvimento de intervenções direcionadas à preservação da função cognitiva e ao enriquecimento da qualidade de vida de indivíduos que enfrentam a DPVC. Ao lançar luz sobre os mecanismos multifacetados que sustentam a resiliência cognitiva, esta pesquisa contribui substancialmente para o campo mais amplo da neurociência cognitiva e traça um caminho para futuros estudos destinados a descobrir estratégias inovadoras para a prevenção e tratamento do declínio cognitivo no contexto dos distúrbios neurológicos.
Descrição
Dissertação de Mestrado Interuniversitário, Neuropsicologia Clínica e Experimental, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de Psicologia