KNAW

Research

Cognitive training in Alzheimer's disease, assessment with fMRI, H-MRS and DTI

Pagina-navigatie:


Update Research data


Title Cognitive training in Alzheimer's disease, assessment with fMRI, H-MRS and DTI
Period 11 / 2003 - 10 / 2005
Status Completed
Research number OND1310210

Abstract

An increasing number of findings from epidemiological, neurobiological and neuropsychological studies supports the vision that mental activity plays an essential role in the control of neurodegeneration and cognitive decline. Exercise related effects in behaviour occurring in a specific cognitive function can be often masked by an increase of simultaneous or overlapping cognitive disturbances, like in Alzheimer's disease (AD). In the search of potentially effective non-pharmacological treatment strategies for Alzheimer's disease it is therefore of paramount importance to shed light on the physiological effects of cognitive training programmes. Our study aims at investigating to what extent neural plasticity mechanisms are conserved in AD, which means if, and to what extent, cognitive training might result in a change in task related brain activation patterns, as shown on functional images by means of magnetic resonance (fMRI). In addition we want to elucidate to what extent the completeness of the cerebral cortex (revealed by measuring N-acetyl aspartate [NAA] by proton magnetic resonance spectrsocopy [1H-MRS] and the completeness of white matter (as shown by fractional anisotropy [FA], measured with images of diffusion tensors [DTI]) predict the physiologcial and behavioural effects of cognitive training in a group of 20 patients with mild to moderate AD. Twenty healthy persons of comparable sex, age and educational level will serve as control group; these undergo the same procedures. All patients and experimental persons will undergo an initial DTI-, 1H-MRS and fMRI measurement. After 2 weeks and subsequently after 4 weeks the fMRI measurement will be repeated in order to recognise possible task-related brain activity after the control period (the first 2 weeks, no training) and the exercise period (4 weeks, with 3 exercise sessions every week). The exercise task will comprise a visually retarded comparison task (DDT), of which it is known that it activates the frontal and parietal cortical areas needed for short-term memory processing. We suppose that behavioural and physiological exercise effects will occur in the experimental persons from the control group and the Alzheimer patients and that the degree of these effects will be determined by the damage to the cortical metabolism and particularly to the frontoparietal intercortical compounds.

Abstract (NL)

Een toenemend aantal bevindingen uit epidemiologische, neurobiologische en neuropsychologische onderzoeken ondersteunt de visie dat mentale activiteit een essentiële rol speelt in de strijd tegen neurodegeneratie en cognitieve achteruitgang. Oefeninggerelateerde effecten in gedragingen die zich voordoen in een specifieke cognitieve functie kunnen vaak gemaskeerd worden door een toename van gelijktijdige of overlappende cognitieve stoornissen, zoals typerend is bij de ziekte van Alzheimer (AD). In de zoektocht naar potentieel effectieve niet-farmacologische behandelingsstrategieën voor de ziekte van Alzheimer is het zodoende van bijzonder belang om de fysiologische effecten van cognitieve trainingsprogramma's te belichten. Ons onderzoek heeft als doel na te gaan in hoeverre neurale plasticiteitsmechanismen behouden worden in AD, wat inhoudt of, en tot welke graad, cognitieve training zou kunnen leiden tot een verandering in taakgerelateerde hersenactivatiepatronen, zoals getoond op functionele afbeeldingen met behulp van magnetische resonantie (fMRI). In aanvulling daarop willen we verhelderen tot op welke hoogte de volledigheid van de cerebrale cortex (onthuld door de meting van N-acetyl-aspartaat [NAA] door proton magnetische resonantie spectroscopie [1H-MRS]) en de volledigheid van de witte materie (getoond door fractionele anisotropie [FA], gemeten met afbeeldingen van diffusie tensoren [DTI]) de fysiologische- en gedragseffecten van cognitieve training in een groep van 20 patiënten met milde tot matige AD kunnen voorspellen. In aanvulling daarop dienen 20 gezonde proefpersonen van vergelijkbare sexe, leeftijd en onderwijsniveau als controlegroep; deze ondergaan dezelfde procedures. Alle patiënten en proefpersonen zullen een initiële DTI-, 1H-MRS- en fMRI-meting ondergaan. Na 2 weken en vervolgens na 4 weken zal de fMRI-meting worden herhaald, om mogelijke taakgerelateerde hersenactiviteit na de controleperiode (de eerste 2 weken, geen training) en de oefenperiode (4 weken, met 3 oefensessies per week) te onderkennen. De oefentaak zal bestaan uit een visueel vertraagde vergelijkingstaak (DDT), waarvan bekend is dat deze de frontale en pariëtale corticale gebieden activeert, die benodigd zijn voor korte-termijn geheugenverwerking. Wij veronderstellen dat zich gedrags- en fysiologische oefeneffecten zullen voordoen in de proefpersonen uit de controlegroep en de Alzheimerpatiënten en dat de mate van deze effecten bepaald zal worden door de hoeveelheid schade aan het corticale metabolisme en in het bijzonder aan de fronto-pariëtale intercorticale verbindingen.

Related organisations

Related people

Project leader Prof.dr. R.W. Goebel
Project leader Dr. D. van der Linden

Classification

A74000 Mental health care
A84400 Cognitive development, perception
D23230 Neurology, otorhinolaryngology, opthalmology
D51000 Psychology

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation