Využití pokročilých zobrazovacích metod k hodnocení strukturálních změn a jejich kognitivních korelátů v časné diagnostice neurodegenerativních onemocnění mozku

• Název práce v češtině: Využití pokročilých zobrazovacích metod k hodnocení strukturálních změn a jejich kognitivních korelátů v časné diagnostice neurodegenerativních onemocnění mozku
• Název v anglickém jazyce: Advanced neuroimaging methods and their use in evaluation of structural changes of the brain and their cognitive correlates in early diagnosis of neurodegenerative disorders
• Klíčová slova: Alzheimerova nemoc, bazální telencefalon, entorhinální kortex, hipokampus, mírná kognitivní porucha, prostorová navigace, prostorová separace vzorů, strukturální MRI
• Klíčová slova anglicky: Alzheimer's disease, basal forebrain, entorhinal cortex, hippocampus, mild cognitive impairment, spatial navigation, spatial pattern separation, structural MRI
• Akademický rok vypsání: 2015/2016
• Typ práce: disertační práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Neurologická klinika (13-442)
• Vedoucí / školitel: prof. MUDr. Jakub Hort, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 31.12.2015
• Datum zadání: 31.12.2015
• Datum potvrzení stud. oddělením: 31.12.2015
• Datum a čas obhajoby: 19.09.2022 14:00
• Datum odevzdání elektronické podoby: 02.06.2022
• Datum odevzdání tištěné podoby: 03.06.2022
• Datum proběhlé obhajoby: 19.09.2022
• Oponenti: prof. MUDr. Robert Rusina, Ph.D.
• Konzultanti: prof. MUDr. Jan Laczó, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Využití pokročilých zobrazovacích metod k hodnocení strukturálních změn a jejich
kognitivních korelátů v časné diagnostice neurodegenerativních onemocnění mozku
Abstrakt
Neurodegenerativní onemocnění tvoří nesourodou skupinu chorob, charakterizovanou zánikem
specifických neuronálních populací na podkladě ukládání depozit patologicky změněného
proteinu do mozkové tkáně. Strukturálním korelátem těchto patologických změn je mozková
atrofie. Nejčastějším neurodegenerativním onemocněním je Alzheimerova nemoc (AN). Mezi
charakteristické znaky AN patří cholinergní deficit, podmíněný atrofií bazálního telencefala
(BF), a atrofie mediálního temporálního laloku (MTL). Recentní pokroky v zobrazovacích
metodách a technikách zpracování obrazu umožňují měření atrofie jednotlivých struktur na
úrovni podjader. Cílem této disertační práce bylo zkoumat možnosti využití zobrazovacích
metod k hodnocení strukturálních změn a jejich kognitivních korelátů v časné diagnostice
neurodegenerací, zejména zhodnocení přínosu segmentace podstruktur BF a MTL v časné a
diferenciální diagnostice AN, jejich vzájemných vztahů a kognitivních korelátů. Potvrdili jsme,
že rozdíly v atrofii jednotlivých podstruktur BF a MTL a mohou přispět k diagnostice časných
stadií AN, a že hodnocení atrofie zadního hipokampu a posteromediálního entorhinálního
kortexu může mít význam v diferenciální diagnostice neurodegenerací. Prokázali jsme, že
existuje úzká korelace mezi atrofií BF podjader Ch1-2 a Ch4p a struktur MTL, a že role těchto
struktur v procesech allocentrické prostrové navigace a prostorové separace vzorů je plně
mediována hipokampem, zejména jeho zadní částí. Naše výsleky ukazují, že segmentace
podstruktur BF a MTL má význam pro časnou a diferenciální diagnostiku AN. Ve spojení s
analýzou vzorců atrofie a strojového učení by se mohla stát základem pro tvorbu citlivých,
dostupných a neinvazivních diagnostických nástrojů umožňujících včasný záchyt AN

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Neurodegenerative diseases are a heterogeneous group of diseases characterized by the loss of
specific neuronal populations caused by the deposition of pathologically altered proteins into
the brain tissue. The structural corelate of these pathological changes is a brain atrophy. The
most common neurodegenerative disease is Alzheimer's disease (AN). The cholinergic deficit,
caused by atrophy of the basal telencephalon (BF), and atrophy of the medial temporal lobe
(MTL) are among the hallmarks of AN. Recent advances in imaging methods and image
processing techniques have made it possible to measure atrophy at the level of substructures.
The aim of this dissertation was to evaluate the potential utility of imaging methods in the
assessment of structural changes and their cognitive correlates in the early diagnosis of
neurodegeneration, in particular to evaluate the utility of segmentation of the BF nuclei and
MTL substructures in the early and differential diagnosis of AN, their mutual relationships and
cognitive correlates. We confirmed that differences in atrophy of individual BF and MTL
substructures may be utilized in the diagnosis of early stages of AN, and that assessment of
atrophy of the posterior hippocampus and posteromedial entorhinal cortex may help in the
differential diagnosis of neurodegenerative diseases. We have shown that there is a close
correlation between atrophy of the BF nuclei Ch1-2 and Ch4p and MTL structures, and that the
role of these structures in the processes of allocentric spatial navigation and spatial pattern
separation is fully mediated by the hippocampus, particularly its posterior part. Our findings
suggest that segmentation of BF and MTL substructures may be utilized in early and differential
diagnosis of AN. In conjunction with atrophy pattern analysis and machine learning techniques,
it could become the basis for the development of sensitive, accessible and non-invasive
diagnostic tools allowing early detection of AN.