Una de las preocupaciones más relevantes para el futuro es el incremento de las demandas en el sistema sanitario relacionadas con el rápido envejecimiento de la población. La consecuencia directa del aumento de la esperanza de vida es un mayor número de personas con enfermedades neurodegenerativas como la Enfermedad de Alzheimer(EA). Se ha demostrado que la Formación Hipocampal(FH) se encuentra afectada por el envejecimiento y es una de las primeras estructuras involucradas en la EA. La FH no es una estructura homogénea, está compuesta por varias subestructuras con diferentes funciones y morfología celular. Aunque muchos estudios previos han examinado el impacto del envejecimiento y la enfermedad en la FH en su conjunto, pocos han examinado cómo afecta a las distintas subpartes de la FH. El estudio específico de las subpartes de la FH es importante, ya que éstas son molecularmente diferentes y pueden verse afectadas diferencialmente. Aquí vamos a tratar de comprender mejor la FH y sus subpartes, realizaremos una aproximación de triple enfoque mediante la técnica de neuroimagen Imagen por Resonancia Magnética(IRM): En primer lugar, vamos a examinar cómo los aspectos funcionales de las diferentes subpartes de la FH se ven afectados por el envejecimiento y la patología. Específicamente, examinaremos la actividad de la IRM funcional(IRMf) en las subpartes de la FH en tres grupos diferentes:
Usaremos IRMf de alta resolución espacial para detectar la actividad en las subpartes de FH y emplearemos una nueva técnica de análisis de datos desarrollada en nuestro laboratorio para examinar la conectividad dentro de la propia FH, y entre la FH y el resto del cerebro. La actividad de la IRMf será inducida a través de una nueva tarea cognitiva de dominio del lenguaje, esta puede proporcionar ideas sobre la actividad dinámica en la FH. En segundo lugar, estudiaremos cómo las propiedades estructurales de las subpartes de la FH se ven afectadas en los tres grupos, empleando IRM estructurales de alta resolución. Realizaremos una segmentación automatizada de los subcampos del hipocampo para extraer medidas cuantitativas relevantes de las subpartes de la FH, así analizaremos su interacción con la edad y patología. Finalmente, intentaremos integrar los dos enfoques anteriores investigando el impacto en la cognición de los cambios estructurales relacionados con el envejecimiento y patología en las subpartes de FH. Específicamente, vamos a examinar si los cambios en las medidas estructurales en el FH de los tres grupos de participantes se predicen mejor por el rendimiento en la nueva tarea lingüística, o en las tareas de memoria estándares. Esto puede conducir a una mejora de las herramientas de diagnóstico para la detección temprana de la EA. En resumen, utilizamos un enfoque de imagen multidisciplinar para examinar las subestructuras de la FH. Nuestra hipótesis es que estas estructuras no están igualmente afectadas por el envejecimiento y la patología, esto se hará evidente a partir de nuestras imágenes funcionales y estructurales. Si se confirma, nuestro proyecto contribuirá a la comprensión de la FH, posibilitando opciones de tratamiento para el envejecimiento y la EA más específicas, así como reduciendo la carga del sistema de atención sanitaria.
One of the most pertinent concerns for the future are the increased demands on the healthcare system by the rapidly aging population. A direct consequence of the increasing lifespan will be the larger number of people with neuro-degenerative diseases such as Alzheimer’s Disease (AD). The Hippocampal Formation (HF) has been shown to be directly affected by the consequences of aging as well as being one of the first structures involved in AD. The HF is not a homogeneous structure, but is composed out of several substructures that have different projection targets and cell morphology. While many previous studies have examined the impact of aging and disease on the HF as a whole, few studies have examined how aging and disease affect the various subparts of the HF. A more fine grained study of the subparts of the HF is important because this may lead to more targeted treatment options. Here we will attempt to further understand the HF and its subparts by taking a three-pronged approached that relies on the neuro-imaging technique called Magnetic Resonance Imaging (MRI): First, we will examine how functional aspects of the different subparts of the HF are affected by aging and pathology. Specifically, we will examine functional MRI (fMRI) activity in the hippocampal subparts in three different populations:
We will use high spatial-resolution fMRI to detect activity in the hippocampal subparts, and will use a new data-analytic technique developed in our laboratory to examine the connectivity within the HF itself, and between the HF and the rest of the brain. FMRI activity was induced by a new cognitive task from the language domain that may provide insights about the dynamics of activity in the HF. Second, we will study how structural properties of the hippocampal subparts are affected in the three participant groups using high-resolution structural MR images. We will use automated segmentation of the hippocampal subfields to extract relevant quantitative measures of the HF subparts and examine their interaction with age and pathology. Finally, we will attempt to integrate the previous two approaches by investigating how aging- and pathology-related structural changes in hippocampal subparts have an impact on cognition. Specifically, we will examine whether changes in structural measures in the HF from across the three participant groups are better predicted by performance on the new language task, or by performance on standard memory tasks. This may lead to improved diagnostic tools for the early detection of AD. In summary, we use a multi-disciplinary high-resolution imaging approach to examine the substructures of the HF. Our hypothesis is that these structures are not equally affected by aging and pathology, and this will become evident from our functional and structural imaging studies. If confirmed, our project will contribute to our understanding of the HF and may result in more targeted treatment options for aging and AD and eventually reduce the burden on our system of healthcare.