Longitudinal Development of Brain Iron Is Linked to Cognition in Youth
Notice bibliographique
Résumé
Brain iron is vital to multiple aspects of brain function, including oxidative metabolism, myelination, and neurotransmitter synthesis. Atypical iron concentration in the basal ganglia is associated with neurodegenerative disorders in aging and cognitive deficits. However, the normative development of brain iron concentration in adolescence and its relationship to cognition are less well understood. Here, we address this gap in a longitudinal sample of 922 humans aged 8–26 years at the first visit (M = 15.1, SD = 3.72; 336 males, 486 females) with up to four multiecho T2* scans each. Using this sample of 1236 imaging sessions, we assessed the longitudinal developmental trajectories of tissue iron in the basal ganglia. We quantified tissue iron concentration using R2* relaxometry within four basal ganglia regions, including the caudate, putamen, nucleus accumbens, and globus pallidus. The longitudinal development of R2* was modeled using generalized additive mixed models (GAMMs) with splines to capture linear and nonlinear developmental processes. We observed significant increases in R2* across all regions, with the greatest and most prolonged increases occurring in the globus pallidus and putamen. Further, we found that the developmental trajectory of R2* in the putamen is significantly related to individual differences in cognitive ability, such that greater cognitive ability is increasingly associated with greater iron concentration through late adolescence and young-adulthood. Together, our results suggest a prolonged period of basal ganglia iron enrichment that extends into the mid-twenties, with diminished iron concentration associated with poorer cognitive ability during late adolescence. SIGNIFICANCE STATEMENT Brain tissue iron is essential to healthy brain function. Atypical basal ganglia tissue iron levels have been linked to impaired cognition in iron deficient children and adults with neurodegenerative disorders. However, the normative developmental trajectory of basal ganglia iron concentration during adolescence and its association with cognition are less well understood. In the largest study of tissue iron development yet reported, we characterize the developmental trajectory of tissue iron concentration across the basal ganglia during adolescence and provide evidence that diminished iron content is associated with poorer cognitive performance even in healthy youth. These results highlight the transition from adolescence to adulthood as a period of dynamic maturation of tissue iron concentration in the basal ganglia.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».