Netzwertopologische Aspekte der Cerebralen Mikroangiopathie

Abstract

Cerebrale Mikroangiopathie (CSVD) ist eine altersassoziierte Erkrankung, die aufgrund ihrer weitreichenden Verbreitung und klinischen Symptomatik von großer sozioökonomischer Relevanz ist. Wie CSVD zu klinischen Folgeerscheinungen führt, ist weitgehend unklar. In dieser Arbeit wurden die strukturellen Konnektome von 930 Teilnehmern der Hamburg City Health Study rekonstruiert und der Zusammenhang der Konnektivität bestimmter Faserpopulationen sowie netzwerktopologischer Parameter mit Surrogatmarkern der CSVD statistisch mittels linearer Regression analysiert. Dabei zeigte sich, dass vor allem bei subcortikalen, frontalen sowie interhemisphärischen und langen intrahemisphärischen Faserpopulationen eine verminderte Konnektivität mit erhöhter CSVD-Last einhergeht. Zudem korrespondierte eine erhöhte CSVD-Last mit einer verminderten Integration sowie erhöhten Segregation und damit einem Abweichen von der Small-world-Topologie. Die Small-world propensity korrelierte signifikant mit der Testleistung im Trail making test. Diese Resultate sprechen für eine relevante Beeinträchtigung des menschlichen Hirnnetzwerks bereits in subklinischen Stadien der CSVD und erlauben weitere Einblicke in die Pathophysiologie dieser Erkrankung.

Cerebral small vessel disease (CSVD) is an age-associated disease of great socioeconomic relevance due to its extensive prevalence and clinical symptoms. However, it is largely unclear how CSVD leads to these sequelae. In this work, the structural connectomes of 930 participants of the Hamburg City Health Study were reconstructed and the correlation of connectivity of certain fibre populations and network topological parameters with surrogate markers of CSVD were statistically analysed in a linear regression analysis. It was shown that especially in subcortical, frontal, interhemispheric and long intrahemispheric fibre populations, decreased connectivity is associated with increased CSVD load. Moreover, an increased CSVD load corresponded to reduced network integration and increased segregation and thus to a deviation from the small-world topology. The small-world propensity correlated significantly with the performance in the trail making test. These results indicate a relevant impairment of the human brain network already in subclinical stages of CSVD and provide further insights in the pathophysiology of this disease.