DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36953-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565763
تاريخ النشر: 2026-01-21
المؤلف: Valeria Onofrj وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الاتصال الوظيفي في الدماغ
نظرة عامة
في هذه الدراسة، قام المؤلفون بفحص التغيرات في الشبكات الدماغية الوظيفية وآثارها المعرفية في الأفراد الذين يعانون من ضعف إدراكي خفيف مع أجسام ليوي (MCI-LB). شملت الأبحاث مجموعة من 38 مريضًا بـ MCI-LB و24 شخصًا سليمًا (HC)، الذين خضعوا لتقييمات نفسية عصبية جنبًا إلى جنب مع تصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي والهيكلي في حالة الراحة. ركز التحليل على الاتصال الوظيفي (FC) بين الشبكات المختلفة في حالة الراحة، بما في ذلك شبكة البروز (SN)، شبكة الجبهة-الجدارية (FPN)، شبكة الوضع الافتراضي (DMN)، وغيرها. أظهرت النتائج أن المشاركين في MCI-LB أظهروا انخفاضًا كبيرًا في FC بين شبكة الانتباه الظهرية (DAN)، وFPN، وشبكة اللغة (LN) مقارنةً بـ HC. بالإضافة إلى ذلك، لوحظ تعزيز في FC بين عدة شبكات، مما يشير إلى تفاعلات معقدة.
كشف التحليل الارتباطي عن ارتباطات كبيرة بين الأداء المعرفي وقيم FC في كلا المجموعتين، مما يبرز آلية تعويضية محتملة بين SN وFPN، وكذلك بين FPN وDMN. على الرغم من هذه التفاعلات التعويضية، تشير النتائج إلى أن مثل هذه الآليات قد تكون غير كافية للتخفيف من التدهور المعرفي في MCI-LB. تشير أنماط FC المتغيرة إلى تعديل لكل من الأنظمة الموجهة نحو الهدف وغير الموجهة نحو الهدف، مع تكيف SN لدمج المعلومات البارزة بشكل أفضل والتحول بين أنماط السلوك. بشكل عام، تؤكد الدراسة على الانخراط الشاذ للشبكات التي لا ترتبط بشكل أساسي بمهام معرفية محددة في MCI-LB.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التحديات المرتبطة بالتشخيص المبكر للخرف الناتج عن أجسام ليوي (LBD)، الذي أصبح ثاني أكثر أنواع الخرف التنكسية انتشارًا بسبب شيخوخة السكان. تعقد التباينات في المظاهر السريرية وعدم كفاية الاختبارات التصويرية المحددة من عملية الكشف المبكر. على الرغم من توفر اختبارات السائل الدماغي الشوكي (CSF) للسينوكليوباتية، إلا أنها تقدم معلومات تشخيصية محدودة. يؤكد المؤلفون على الحاجة لفهم الانفصال المبكر والتنظيم التعويضي داخل الشبكات الدماغية واسعة النطاق، مما قد يوضح العجز المعرفي المرتبط بانتشار α-synuclein المرضي.
تسلط الورقة الضوء على أن LBD البادئ، الذي يتميز بالعجز المعرفي جنبًا إلى جنب مع الأعراض غير المعرفية، يمكن أن يظهر حتى 15 عامًا قبل ظهور الخرف. يتم تعريف الملف المعرفي لضعف الإدراك الخفيف مع أجسام ليوي (MCI-LB) بشكل جيد، حيث يظهر عجزًا في المعالجة البصرية المكانية، والذاكرة، والانتباه، والوظائف التنفيذية. على الرغم من تحديد عدة علامات حيوية للكشف المبكر، لا يزال الفهم الميكانيكي للتغيرات في الشبكات الدماغية وعلاقتها بالعجز المعرفي غير واضح. أبلغت الدراسات السابقة التي استخدمت تصوير الرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة (rs-fMRI) عن نتائج غير متسقة بشأن الاتصال الوظيفي في شبكات الدماغ المختلفة، بما في ذلك شبكة الوضع الافتراضي (DMN) والشبكات المتعلقة بالانتباه. يفترض المؤلفون أن التغيرات في الاتصال الوظيفي في شبكة البروز (SN)، شبكة الانتباه الظهرية (DAN)، وشبكة الجبهة-الجدارية (FPN) قد تكون موجودة بالفعل في MCI-LB، مما قد يؤثر على المعالجة المعرفية وتخصيص الانتباه.
طرق
يستعرض قسم “المواد والطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، معدات، وعينات بيولوجية، بالإضافة إلى البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات وتحليلها. يبرز القسم أهمية القابلية للتكرار والدقة في المنهجية، مما يضمن إمكانية تكرار التجارب من قبل باحثين آخرين.
بالإضافة إلى ذلك، يتم وصف الطرق بطريقة خطوة بخطوة، مع تسليط الضوء على التقنيات الرئيسية مثل التحليلات الإحصائية، الضوابط التجريبية، وأي أدوات حسابية مستخدمة. يدعم هذا النهج الشامل ليس فقط صحة النتائج ولكن أيضًا يوفر إطارًا واضحًا للبحوث المستقبلية في هذا المجال. بشكل عام، يعمل القسم كأساس حاسم لفهم النتائج وآثارها.
نتائج
في الدراسة، تم تقسيم المشاركين، جميعهم من القوقازيين وبدون تاريخ عائلي لمرض باركنسون، إلى مجموعتين: ضوابط صحية (HC) وضعف إدراكي خفيف مع أجسام ليوي (MCI-LB). بينما تم مطابقة العمر والجنس بين المجموعتين، كان لدى المشاركين في HC مستوى تعليمي أعلى بشكل ملحوظ (p=0.0001). حدد تحليل المكونات الرئيسية (PCA) لمجموعة MCI-LB ثلاثة عوامل تمثل 68.4% من التباين السلوكي: PC1 (31.0%) يتعلق بالذاكرة والوظائف البصرية المكانية، PC2 (23.7%) مرتبط بالانتباه والوظائف التنفيذية، وPC3 (13.8%) مرتبط بالذاكرة اللفظية.
كشفت تحليلات الارتباط عن علاقات كبيرة بين أنماط الاتصال الوظيفي (FC) والأداء المعرفي في مجموعة MCI-LB. بشكل ملحوظ، كان الأداء الأفضل في الذاكرة البصرية المكانية مرتبطًا بقيم FC أقل في عدة شبكات، بما في ذلك شبكة اللغة (LN)، شبكة الجبهة-الجدارية (FPN)، وشبكة الوضع الافتراضي (DMN). بالإضافة إلى ذلك، لوحظ ارتباط إيجابي بين الاتصال بشبكة الانتباه الظهرية (DAN) وLN مع وظيفة الذاكرة اللفظية. علاوة على ذلك، وُجدت ارتباطات كبيرة بين درجات تقييم مونتريال المعرفي (MOCA) والاتصال بين الشبكة الافتراضية (DMN) وشبكة البروز (SN)، مما يشير إلى أن الاتصال الأقوى يرتبط بحالة معرفية أفضل. على العكس، لوحظ ارتباط سلبي بين درجات MOCA والاتصال بين DMN وLN، مما يشير إلى أن الطلب المتزايد على DMN من قبل LN قد يؤثر سلبًا على الأداء المعرفي.
مناقشة
في هذه الدراسة، بحثنا أنماط الاتصال الوظيفي (FC) في المرضى الذين يعانون من ضعف إدراكي خفيف مع أجسام ليوي (MCI-LB) مقارنةً بالضوابط الصحية (HC). كشفت نتائجنا عن تغييرات كبيرة في كل من الاتصال داخل الشبكة وبين الشبكات بين الشبكات الدماغية الكبرى. على وجه الخصوص، أظهر مرضى MCI-LB زيادة في الاتصال بين الشبكات التحكمية من الأعلى إلى الأسفل، مثل شبكة الجبهة-الجدارية (FPN)، وشبكة الوضع الافتراضي (DMN)، بينما أظهروا انخفاضًا في الاتصال بين FPN وشبكة الانتباه الظهرية (DAN). يشير هذا إلى آلية تعويضية في MCI-LB، حيث تحاول FPN تنظيم المعالجة المعرفية وسط الاضطرابات في الانتباه البصري والذاكرة.
علاوة على ذلك، قمنا بربط FC بالأداء النفسي العصبي، مما يكشف أن زيادة الاتصال بين DAN والشبكات البصرية (VN) أثرت إيجابيًا على الذاكرة المكانية، بينما لوحظت ارتباطات سلبية بين اتصال FPN والذاكرة اللفظية. تشير هذه النتائج إلى أن الآليات التعويضية في MCI-LB، على الرغم من وجودها، قد لا تكون كافية لمواجهة العجز المعرفي بشكل فعال. تؤكد الدراسة على أهمية فهم التفاعل الديناميكي بين الشبكات الدماغية المختلفة في MCI-LB، حيث قد توفر هذه التغييرات رؤى حول الآليات الأساسية للعجز المعرفي وأهداف علاجية محتملة.
القيود
في هذا القسم، يناقش المؤلفون نقاط القوة والقيود في دراستهم حول الاتصال الشبكي في ضعف الإدراك الخفيف مع أجسام ليوي (MCI-LB). يبرزون أن نتائجهم تختلف عن تلك الخاصة بشوماخر وآخرين (12)، والتي قد تُعزى إلى اختلافات في معايير الإدماج؛ بينما استخدم شوماخر وآخرون اختبار الحالة العقلية المصغر (MMSE) واختبارات نفسية عصبية تنفيذية، استخدمت الدراسة الحالية معايير مكيث الأكثر شمولاً لتشخيص MCI-LB. سمح هذا التمييز المنهجي للمؤلفين بالكشف عن ارتباطات جديدة بين الاتصال الشبكي ونتائج الاختبارات النفسية العصبية، مما يشير إلى آلية تعويضية محتملة في مرضى MCI-LB.
ومع ذلك، يعترف المؤلفون بأن حجم عينة دراستهم كان محدودًا، مما يقيد قابلية تعميم نتائجهم وموثوقية التقديرات المتعلقة بالاتصال الوظيفي في حالة الراحة (FC). يؤكدون على الحاجة إلى دراسة طولية مع مجموعة أكبر لاستكشاف ما إذا كانت التغييرات المزعجة والتعويضية الملحوظة في مرضى MCI-LB تستمر في الخرف الناتج عن أجسام ليوي (LBD) أو تتطور مع مرور الوقت، وكذلك لتحديد أنماط هذه التغييرات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-026-36953-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565763
Publication Date: 2026-01-21
Author(s): Valeria Onofrj et al.
Primary Topic: Functional Brain Connectivity Studies
Overview
In this study, the authors examined the alterations in functional brain networks and their cognitive implications in individuals with Mild Cognitive Impairment with Lewy Bodies (MCI-LB). The research involved a cohort of 38 MCI-LB subjects and 24 healthy controls (HC), who underwent neuropsychological assessments alongside resting state functional and structural MRI. The analysis focused on functional connectivity (FC) among various resting state networks, including the Salience Network (SN), Fronto-Parietal Network (FPN), Default Mode Network (DMN), and others. Results indicated that MCI-LB participants exhibited significantly lower FC between the Dorsal Attention Network (DAN), FPN, and Language Network (LN) compared to HC. Additionally, enhanced inter-network FC was observed between several networks, suggesting complex interactions.
The correlational analysis revealed significant associations between cognitive performance and FC values in both cohorts, highlighting a potential compensatory mechanism between the SN and FPN, as well as between FPN and DMN. Despite these compensatory interactions, the findings suggest that such mechanisms may be insufficient to mitigate cognitive decline in MCI-LB. The altered FC patterns indicate a demodulation of both goal-directed and non-goal-directed systems, with the SN adapting to better integrate salient information and shift between behavioral modes. Overall, the study underscores the aberrant engagement of networks not primarily associated with specific cognitive tasks in MCI-LB.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the challenges associated with the early diagnosis of Lewy body dementia (LBD), which has become the second most prevalent neurodegenerative dementia due to an aging population. The variability in clinical manifestations and the inadequacy of specific imaging tests complicate early detection. Although cerebrospinal fluid (CSF) assays for synucleinopathy are available, they provide limited diagnostic information. The authors emphasize the need to understand the early disconnection and compensatory deregulation within large-scale brain networks, which may elucidate the cognitive deficits associated with pathological α-synuclein spreading.
The paper highlights that prodromic LBD, characterized by cognitive deficits alongside noncognitive symptoms, can manifest up to 15 years before dementia onset. The cognitive profile of mild cognitive impairment with Lewy bodies (MCI-LB) is particularly well-defined, showing deficits in visuo-spatial processing, memory, attention, and executive functions. Despite the identification of several biomarkers for early detection, the mechanistic understanding of alterations in brain networks and their relation to cognitive deficits remains unclear. Previous studies using resting-state functional MRI (rs-fMRI) have reported inconsistent findings regarding functional connectivity in various brain networks, including the Default Mode Network (DMN) and attention-related networks. The authors hypothesize that functional connectivity changes in the Salience Network (SN), Dorsal Attention Network (DAN), and Fronto-Parietal Network (FPN) may already be present in MCI-LB, potentially impacting cognitive processing and attention allocation.
Methods
The “Materials and Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the specific materials used, including any reagents, equipment, and biological samples, as well as the protocols followed for data collection and analysis. The section emphasizes the importance of reproducibility and rigor in the methodology, ensuring that the experiments can be replicated by other researchers.
Additionally, the methods are described in a step-by-step manner, highlighting key techniques such as statistical analyses, experimental controls, and any computational tools utilized. This thorough approach not only supports the validity of the findings but also provides a clear framework for future research in the field. Overall, the section serves as a critical foundation for understanding the results and their implications.
Results
In the study, participants, all Caucasian and without a family history of Parkinson’s disease, were divided into two groups: healthy controls (HC) and mild cognitive impairment with Lewy bodies (MCI-LB). While age and sex were matched between the groups, HC participants had a significantly higher education level (p=0.0001). Principal component analysis (PCA) of the MCI-LB group identified three factors accounting for 68.4% of the behavioral variance: PC1 (31.0%) related to visuospatial memory and functions, PC2 (23.7%) associated with attention and executive functions, and PC3 (13.8%) linked to verbal memory.
Correlation analyses revealed significant relationships between functional connectivity (FC) patterns and cognitive performance in the MCI-LB group. Notably, better performance in visuospatial memory was associated with lower FC values in several networks, including the Language Network (LN), Fronto-Parietal Network (FPN), and Default Mode Network (DMN). Additionally, a positive correlation was observed between the connectivity of the dorsal attention network (DAN) and LN with verbal memory function. Furthermore, significant correlations were found between the Montreal Cognitive Assessment (MOCA) scores and inter-network connectivity between the DMN and the salience network (SN), indicating that stronger connectivity correlates with better cognitive status. Conversely, an anticorrelation was noted between MOCA scores and the connectivity between the DMN and LN, suggesting that increased demand on the DMN by the LN may detract from cognitive performance.
Discussion
In this study, we investigated functional connectivity (FC) patterns in patients with mild cognitive impairment with Lewy bodies (MCI-LB) compared to healthy controls (HC). Our findings revealed significant alterations in both intra-network and inter-network connectivity among major large-scale brain networks. Specifically, MCI-LB patients exhibited increased connectivity between top-down control networks, such as the frontoparietal network (FPN), and the default mode network (DMN), while showing decreased connectivity between the FPN and the dorsal attention network (DAN). This suggests a compensatory mechanism in MCI-LB, where the FPN attempts to regulate cognitive processing amidst disruptions in visual attention and memory.
Moreover, we correlated FC with neuropsychological performance, revealing that increased connectivity between the DAN and visual networks (VN) positively influenced spatial memory, while negative correlations were observed between FPN connectivity and verbal memory. These results imply that the compensatory mechanisms in MCI-LB, although present, may not be sufficient to counteract cognitive deficits effectively. The study underscores the importance of understanding the dynamic interplay between different brain networks in MCI-LB, as these alterations may provide insights into the underlying mechanisms of cognitive impairment and potential therapeutic targets.
Limitations
In this section, the authors discuss the strengths and limitations of their study on network connectivity in Mild Cognitive Impairment with Lewy Bodies (MCI-LB). They highlight that their findings diverge from those of Schumacher et al. (12), which may be attributed to differences in inclusion criteria; while Schumacher et al. utilized the Mini-Mental State Examination (MMSE) and executive neuropsychological tests, the current study employed the more comprehensive McKeith criteria for diagnosing MCI-LB. This methodological distinction allowed the authors to uncover novel correlations between network connectivity and neuropsychological test results, suggesting a potential compensatory mechanism in MCI-LB patients.
However, the authors acknowledge that their sample size was limited, which restricts the generalizability of their findings and the reliability of estimates regarding resting state functional connectivity (FC). They emphasize the need for a longitudinal study with a larger cohort to further explore whether the observed disruptive and compensatory changes in MCI-LB subjects persist in Lewy Body Dementia (LBD) or evolve over time, as well as to identify the patterns of such changes.