Betydning av kognitiv anatomi med

(1)

Betydning av kognitiv anatomi med relevans for MR undersøkning under

utredning av pasienter med demens

Karin Persson

LIS i rotasjon indremedisin, PhD

(2)

Disposisjon

• Hjerneanatomi og kognitive funksjoner

• Når kart og terreng ikke stemmer

• Oppsummering

3

(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

(4)

Disposisjon

• Hjerneanatomi og kognitive funksjoner

• Når kart og terreng ikke stemmer

• Oppsummering

5

(5)

Kognitive funksjoner

✓Hukommelse

✓Språk

✓Orienteringsevne

✓Rom-retningssans

✓Abstraksjonsevne

✓Logisk tankegang

✓Vurderingsevne

✓Eksekutiv funksjon

✓Innsikt

✓Sosial kognisjon

✓Forståelse

6

(6)

7

FRONTALLAPP PANNELAPP

PARIETALLAPP ISSELAPP

OKSIPITALLAPP BAKHODELAPP

TEMPORALLAPP TINNINGLAPP INSULA

Anatomi

CEREBELLUM LILLEHJERNEN

Illustrasjon: MK Gonzalez

(7)

Anatomi

8

Bark/corteks Hvit substans

Bilde fra: https://qbi.uq.edu.au/brain/brain-anatomy/types-neurons

Nevronenes kommunikasjon 1-0-1-0-1

• Intrakortikalt, moduler (små lokale nettverk)

• Kommunikasjon til andre deler av hjernen

Temporallapp

(8)

Anatomi

9

Hippocampus Entorhinale cortex

Illustrasjon: MK Gonzalez Fotografi: Per Brodal, 2013

Parahippocampal gyrus

Det limbiske systemet

Fornix Amygdala Hippocampus Cingulum

(9)

Anatomi

10

Globus pallidus Nucleus caudatus Putamen

Basalgangliene

Striatum

Thalamus

Illustrasjon: MK Gonzalez Fotografi: Per Brodal, 2013

(10)

Primære områder og assosiasjonsområder

11

Sensasjon

Persepsjon

Kognisjon

Assosiasjonscortex

(11)

Baner

12 Neurovetenskaplig psykiatri. Rahm, 2018

• I cortex, mindre moduler

• Mellom kortikale områder

– Assosiasjonsfibrer, cortex-cortex

– Kommissurala fibrer, interhemisfæriske – Projeksjonsfibrer, kortiko-sukortikale

(12)

Kretser og nettverk

• 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

• «Salience network» -viktighetsnettverk

13 Neurovetenskaplig psykiatri. Rahm, 2018

Parietallapp

Prefrontalkorteks

(13)

14

Vi vet nå en del om hjernens anatomi og avanserte funksjon.

Men hva har de forskjellige

hjernedelene

«hovedansvar» for?

(14)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

15

PARIETALLAPP

Illustrasjon:

http://www.nmr.mgh.harvard.edu/mkozhevnlab/?page_id=308

• 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

(15)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

16

• Synsinntrykk og bearbeiding av disse

• Oppfatte det øynene formidler.

• Oppfatte skrift, linjer, terreng, ansikt

OKSIPITALLAPP

(16)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

17

FRONTALLAPP

• 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)

1Friedman, N. P. and A. Miyake. Cortex, 2017

(17)

Eksekutiv funksjon – omfattende funksjon

18 Engstad et al., Tidsskr Nor Legeforen 2013

Atferdsmonitorering

Planlegging, arbeidshukommelse

Risikovurdering, hemming av upassende atferd

(18)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

19

TEMPORALLAPP

• Hukommelse og følelsesliv.

(19)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

Hukommelse

• Deklarativ/Eksplisitt. Huske hendelser og opplysninger.

– Episodisk/opplevelser – Semantisk/fakta

• Prosedural/Implisitt. Ferdigheter og vaner.

20

TEMPORALLAPP

Foto: niklaskokbok.se

(20)

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

(21)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

22

• Hukommelse og følelsesliv.

• 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:

http://www.nmr.mgh.harvard.edu/mkozhevnlab/?page_id=308

TEMPORALLAPP

(22)

Assosiasjonsområdenes oppgaver

23

INSULA

Damasio, The feeling of what happens, 1997

• Mottar sanseinformasjon fra alle regioner.

• Autonom kontroll.

• Smerte, kroppsopplevelse, emosjoner, affektregulering, kobling til det limbiske system.

• «Gut feeling».

(23)

Språk

• Wernicke impressiv språkforståelse, temporoparietalt

• Benevning, huske ord temporoparietal overgang.

• Objektigjenkjenning/ordforståelse, temporalt

• Broca ekspressiv, frontalt

24

TEMPORALLAPP

PARIETALLAPP FRONTALLAPP

(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

(25)

Hjernen har avanserte systemer for å styre vår kognisjon, og flere

funksjoner styres ikke fra ett enkelt område alene.

26

(26)

Hvilke områder kan forventes påvirket?

27

Sykdom Typiske symptomer Forventet påvirket hjerneområde MR

Alzheimers sykdom¹ Hukommelsessvikt Mediale temporallapp/hippocampus Språklig svikt-ordleting Temporoparietal overgang ve side Rom-retningsvansker Parietalt (hø side)

Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietalt Lewylegemedemens² 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 demens⁵ 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?

28

+++

Sykdom Typiske symptomer Forventet påvirket hjerneområde MR

Alzheimers sykdom¹ Hukommelsessvikt Mediale temporallapp/hippocampus Språklig svikt-ordleting Temporoparietal overgang ve side Rom-retningsvansker Parietalt (hø side)

Eksekutiv svikt Fronto-striato-parietalt Lewylegemedemens² 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 demens⁵ 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 (R²)

Justert forklart varians (R²)

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

29

Struktur (275 pas; 38 SCI, 66 MCI, 171 demens)

Ujustert forklart varians (R²)

Justert forklart varians (R²)

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

(29)

MR-bilder av hjernen korrelerer med kognitive symptomer, men tydeligvis

ikke 100%. Hva betyr dette for klinikeren?

30

(30)

Klinikerens dilemma

• Når klinisk bilde ikke passer med det bildene viser

• Eks. PADR prosjektet

31

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

(32)

Når kart og terreng ikke stemmer – årsaker

• Baner, nettverk

(hvitsubstansskader, skader i andre områder)

• Diachisis (funksjonell)

• Kognitiv reserve

– Mindre robuste nettverk – Mindre fleksible nettverk

33

Symptom, uten atrofi av det

forventede området

Price, C. J. and K. J. Friston. Trends Cogn Sci, 2002

1Bartzokis, G., et al. Neurobiol Aging, 2004

2Ferreira, D., et al., Scientific reports, 2017

Neurovetenskaplig psykiatri, Christoffer Rahm, 2018

Område A nødvendig for funksjon

Område A og B

nødvendig for funksjon

Område A og B eller A og C nødvendig for funksjon

(33)

Når kart og terreng ikke stemmer – årsaker

• 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

34

Atrofi av område uten

symptomer

1Seghier, M. L. and C. J. Price. Trends Cogn Sci, 2018

(34)

Disposisjon

• Hjerneanatomi og kognitive funksjoner

• Når kart og terreng ikke stemmer

• Oppsummering

35

(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

(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.

(37)

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