Untersuchung der Kognition bei Patienten mit schubförmiger Multipler Sklerose

Abstract

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche und demyelinisierende Erkrankung des zentralen Nervensystems. Neben typischen körperlichen Symptomen wie Muskelschwäche, Seh- oder Sensibilitätsstörungen können auch neurokognitive Defizite auftreten. Bis zu 70 % der Patienten mit MS weisen kognitive Einschränkungen, wie bspw. Aufmerksamkeitsdefizite, Defizite der Informationsverarbeitungs-geschwindigkeit und des Gedächtnisses auf. Ein Zusammenhang zwischen kognitiven Beeinträchtigungen und der Degeneration tiefer grauer Hirnsubstanz (Deep Grey Matter = DGM) konnte bereits nachgewiesen werden. Funktionelle MRT-Studien zeigten, dass kognitive Störungen bei MS mit einem Anstieg der zerebralen Aktivität und Veränderungen der funktionellen Konnektivität verbunden sind. In dieser Studie untersuchten wir funktionelle Veränderungen in der DGM mit Hilfe einer Aufmerksamkeitsaufgabe bei Patienten mit schubförmig remittierender MS (RRMS) ohne klinisch manifeste kognitive Defizite. Wir untersuchten 20 Patienten und 15 gesunde Kontrollen. Um neurophysiologische Defizite aufzudecken, wurden der MUSIC-Test, der BDI II und der FSS eingesetzt. Während der fMRT-Untersuchung wurde ein modifizierter Attention-Netwerk-Task (ANT) angewendet, um die kognitive Belastung sowie Aufmerksamkeitsprozesse zu steigern und Aktivitätsunterschiede zwischen den Gruppen darzustellen.Hauptergebnis dieser Arbeit ist eine verminderte Aktivität in der DGM, genauer in Strukturen des Hippocampus, des Gyrus cinguli anterior (ACC) und des Pallidums, bei RRMS-Patienten in Bezug auf die Aufgabenkomplexität. Die Betrachtung der Reaktionszeit erwies sich als ungeeignet zur Darstellung von funktionellen Unterschieden innerhalb der DGM bei RRMS-Patienten. Die Analyse des ANT zeigte signifikant längere Reaktionszeiten der Patienten sowie eine Zunahme der Reaktionszeiten in Abhängigkeit der Aufgabenkomplexität, was auf eine höhere kognitive Leistung bei komplexen Aufgaben hindeutet. Eine Zunahme der Reaktionszeiten im Verlauf konnte nicht nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse veränderte funktionelle Aktivitätsmuster mit einer Abnahme der Aktivität bei Patienten mit RRMS im Bereich der DGM. Folglich treten bei Patienten mit RRMS funktionelle Veränderungen in der DGM auf, bevor kognitive Defizite klinisch manifest werden. Ein Zusammenhang zwischen kognitiver Beeinträchtigung, hierfür sind exemplarisch Aufmerksamkeitsdefizite zu nennen, und Veränderungen der funktionellen Integrität wird vermutet. Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory and demyelinating disease of the central nervous system. Apart from typical physical symptoms like visual problems, changes in sensation or muscle weakness, neurocognitive deficits such as fatigue or impaired cognition may be present. It is estimated that up to 70 % of patients with MS present with cognitive impairment, including deficits in attention, information processing speed and memory. Recent studies found correlations between cognitive impairment and deep grey matter damage. Functional MRI-studies suggest that cognitive impairment in MS is associated with an increase in cerebral activation, widely distributed cortical recruitment and changes in functional connectivity. In this study, we aimed to examine functional alterations in Deep Grey Matter using an attention task in relapsing-remitting MS patients without overt cognitive deficits. To this aim, we used relative strict inclusion criteria and validated neuropsychological tests (MUSIC-test, BDI II, FSS) to evaluate 20 patients and 15 healthy controls. For fMRI investigation, we chose to apply a modified attention network task (ANT) to generate cognitive load and to increase attentional performance. Main point of our results is a decrease of activation in hippocampal structure, anterior cingulate gyrus (ACC) and pallidum in RRMS patients compared with HC, considering task complexity (TASK). The contrast TIME, regarding reaction time, proved to be unsuitable for detecting functional differences of DGM in RRMS-patients compared to HC. Analysing the ANT patients with RRMS showed significantly longer reaction times. Further there was no increase of reaction time over time. However, an increase of reaction times in dependency of task-complexity revealed, suggesting a higher cognitive performance for complex tasks. Summarizing, we could establish altered patterns and decrease of activation in patients with RRMS in deep grey matter. Consequently functional alterations in deep grey matter appear in patients with RRMS before cognitive deficits are apparent in established clinical tests. We suggest an association between cognitive impairment, like deficits in attention, and alterations in functional integrity.