Aβ‐ and Tau‐Mediated Neuronal Excitability Derived from fMRI Predicts Grey Matter Atrophy in Alzheimer’s Disease
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Despite amyloid-β (Aβ) plaques and tau neurofibrillary tangles being recognized as major Alzheimer's Disease (AD) hallmarks, their synergistic contribution to neuronal activity remains unclear. We developed a neuroimaging-based personalized brain activity model to assess the in-vivo functional impact of AD pathophysiology. In previous reports, model-inferred neuronal excitability predicted disease progression (i.e., cognitive performance and certain biological markers) [1,2]. Here, we investigate its relationship with brain tissue atrophy. METHOD: We used Aβ and tau PET scans, structural T1-weighted 3D MRI and resting-state functional MRI from 132 subjects in the TRIAD cohort (https://triad.tnl-mcgill.com/, Fig. 1a). The participants were diagnosed as cognitively unimpaired (CU, N = 81, 71.15 ±7.73 yrs, 63 F), mild cognitive impairment (MCI, N = 35, 72.1±7.84 yrs, 17 F) or Alzheimer's disease (AD, N = 16, 69.45 ± 9.10 yrs, 8 F). In our whole-brain neuronal activity model, the individual regional Aβ and tau burdens mediate neuronal excitability (Fig. 1b). By maximizing the similarity between simulated and real resting-state signals, we estimated the contributions by Aβ, tau and their interaction (Aβ∙tau). A post-hoc correlation analysis sought to determine if the reconstructed excitability values aligned with grey matter atrophy assessed via voxel-based morphometry. RESULT: Fig. 1c (left) presents the relationship between average intra-brain grey matter volume and the obtained excitability values. Reduced grey matter volume significantly associated with the participants' neuronal hyperactivation. Such a behaviour was additionally observed in region-specific analyses, particularly at brain regions with grey matter alterations by AD, including the parahippocampal gyrus, fusiform gyrus, amygdala, hippocampus, entorhinal cortex and posterior cingulate gyrus (Fig. 1c, center). The effect of Aβ and tau's interaction on neuronal excitability was the only variable of interest predicting grey matter volume (Fig. 1c, right). CONCLUSION: The computationally derived excitability values inversely correlated with grey matter volumes at the brain regions that most prominently showcase neurodegeneration in AD. Our results are consistent with previous observations [1,2] of increased excitability in parallel with pathological spread and the loss of neurons in the AD brain, also highlighting the fundamental role played by Aβ and tau functional interactions. References [1] Sanchez-Rodriguez et al, 2023 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10370127 [2] Sanchez-Rodriguez et al, 2023 https://doi.org/10.1101/2023.09.15.557737.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».