Zaburzenia funkcji Zaburzenia funkcji poznawczych w poznawczych w

idiopatycznej chorobie idiopatycznej chorobie ParkinsonaParkinsona

dr n. hum. Dariusz Wieczorekdr n. hum. Dariusz WieczorekKatedra i Klinika Rehabilitacji Katedra i Klinika Rehabilitacji

GUMedGUMed

Podstawowe fakty:Podstawowe fakty:

• Druga pod względem częstości Druga pod względem częstości choroba zwyrodnieniowa choroba zwyrodnieniowa ośrodkowego układu nerwowego (po ośrodkowego układu nerwowego (po chorobie Alzheimera)chorobie Alzheimera)

• Dotyczy 1-2% populacji powyżej 65 Dotyczy 1-2% populacji powyżej 65 roku życiaroku życia

• Przyczyna nieznana (zgodnie z Przyczyna nieznana (zgodnie z przymiotnikiem „idiopatyczny”)przymiotnikiem „idiopatyczny”)

Typowe objawy Typowe objawy motoryczne:motoryczne:

• bradykinezja – spowolnienie (potem bradykinezja – spowolnienie (potem dochodzi akinezja niemożnośc dochodzi akinezja niemożnośc rozpoczęcia ruchu) rozpoczęcia ruchu)

• sztywność mięśniowa (zwiększenie sztywność mięśniowa (zwiększenie napięcia mięśniowego)napięcia mięśniowego)

• drżenie spoczynkowe.drżenie spoczynkowe.

Żródło:http://www.gwc.maricopa.edu/class/bio201/parkn/jcadis51.htmŻródło:http://www.gwc.maricopa.edu/class/bio201/parkn/jcadis51.htm

Choroba ParkinsonaChoroba Parkinsona Norma Norma

Istota czarnaIstota czarna

Głowa jądra ogoniastego

Jądro nisko-wzgórzowe

Istota czarna

Ciało jądra ogoniastego

Ogon jądra ogoniastego

Skorupa

Gałka blada

Wzgórze

Jądro ogoniaste

Powiązania („obwody”) czołowo-striatalnePowiązania („obwody”) czołowo-striatalne

Żródło: Rodriguez-Oroz M.C., Jahanshahi M., Krack P., Litvan I., Macias R., Żródło: Rodriguez-Oroz M.C., Jahanshahi M., Krack P., Litvan I., Macias R., Bezard E., Obeso J.A.: Initial clinical manifestations Bezard E., Obeso J.A.: Initial clinical manifestations of Parkinson’s disease: features and pathophysiological mechanisms. The Lancet Neurology. 2009, 8, 1128 – 1139 of Parkinson’s disease: features and pathophysiological mechanisms. The Lancet Neurology. 2009, 8, 1128 – 1139

A.Pętla poznawczaB.Pętla motoryczna C.Pętla limbiczna (emocje)

Wzgórze Wzgórze

Wzgórze

Jądro ogoniaste Jądro ogoniaste

Skorupa Skorupa Skorupa

Istota czarna Istota czarna Istota czarna

GPe - Gałka blada część boczna, GPi – gałka blada częśc przyśrodkowa

Ciała i neuryty Lewy’ego w Ciała i neuryty Lewy’ego w istocie czarnejistocie czarnej

Żródło:http://en.wikipedia.org/wiki/File:Lewy_bodies_(alpha_synuclein_inclusions).svg_(alpha_synuclein_inclusions).svg

Żródło:Żródło:Braak H., Del Tredici K., Rüb U., de Vos R.A.I., Jansen Steur E.N.H., Braak E.: Staging of brain pathology Braak H., Del Tredici K., Rüb U., de Vos R.A.I., Jansen Steur E.N.H., Braak E.: Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson’s disease. Neurobiol Aging. 2003, 24, 197 – 211.related to sporadic Parkinson’s disease. Neurobiol Aging. 2003, 24, 197 – 211.

Stadium 1Stadium 1jądra grzbietowe jądra grzbietowe nerwów IX i X w nerwów IX i X w rdzeniu rdzeniu przedłużonym, przedłużonym, jądro jądro wielkokomórkowe wielkokomórkowe tworu tworu siatkowatego, jądro siatkowatego, jądro węchowe przednie węchowe przednie

Stadium 2Stadium 2Jądra ogonowe Jądra ogonowe szwu, jądro szwu, jądro siatkowate siatkowate wielkokomórkowe, wielkokomórkowe, miejsce sinawe.miejsce sinawe.

Stadium 3Stadium 3Część zbita istoty Część zbita istoty czarnej, jądro czarnej, jądro środkowe ciała środkowe ciała migdałowatego, migdałowatego, jądro jądro konarowomostowe konarowomostowe nakrywki, jądro nakrywki, jądro brzuszne Meynerta, brzuszne Meynerta, jądro pasma jądro pasma przekątnego.przekątnego.

Stadium 4Stadium 4Zmiany w korze Zmiany w korze starej i dawnej starej i dawnej (allocortex – gł. kora (allocortex – gł. kora węchowa) oraz kora węchowa) oraz kora pośrednia pośrednia (mesocortex – w (mesocortex – w płacie skroniowym) płacie skroniowym) bez zmian w korze bez zmian w korze nowej. Do tego nowej. Do tego momentu dominują momentu dominują głównie objawy głównie objawy ruchowe w PDruchowe w PD

Stadium 5Stadium 5Zmiany obejmują Zmiany obejmują korę nową korę nową (neocortex), w (neocortex), w szczególności szczególności trzeciorzędową trzeciorzędową asocjacyjną korę asocjacyjną korę okolic okolic sensorycznych i sensorycznych i kojarzeniową korę kojarzeniową korę przedczołową. przedczołową.

Stadium 6Stadium 6Zmiany pojawiają Zmiany pojawiają się w się w drugorzędowej i, drugorzędowej i, okazjonalnie, okazjonalnie, pierwszorzędowej pierwszorzędowej sensorycznej korze sensorycznej korze kojarzeniowej kojarzeniowej zaśrodkowo oraz w zaśrodkowo oraz w okolicach okolicach przedruchowych w przedruchowych w płacie czołowym. płacie czołowym. Okazjonalnie zmiany Okazjonalnie zmiany widoczne są też w widoczne są też w polach polach projekcyjnych i projekcyjnych i korze ruchowej. korze ruchowej.

Charakterystyka zaburzeń funkcji Charakterystyka zaburzeń funkcji poznawczych poprzez użycie poznawczych poprzez użycie

kategorii o szerokim znaczeniu:kategorii o szerokim znaczeniu:Otępienie:Otępienie: • W populacji pacjentów wykazuje się zwykle 24‑31% osób spełniających W populacji pacjentów wykazuje się zwykle 24‑31% osób spełniających

kryteria diagnostyczne otępieniakryteria diagnostyczne otępienia

• W badaniach z długim czasem obserwacji chorych szansa na rozwinięcie się W badaniach z długim czasem obserwacji chorych szansa na rozwinięcie się otępienia u badanego wynosi ok. 80% (różnice w stosunku do oszacowań otępienia u badanego wynosi ok. 80% (różnice w stosunku do oszacowań podanych wyżej wyjaśnia śmiertelność badanych – nie u wszystkich otępienie podanych wyżej wyjaśnia śmiertelność badanych – nie u wszystkich otępienie zdąży się rozwinąć)zdąży się rozwinąć)

• Charakter zaburzeń różni się od choroby Alzheimera - spodziewać się można Charakter zaburzeń różni się od choroby Alzheimera - spodziewać się można dominacji zaburzeń funkcji wykonawczych, funkcji uwagi i czynności dominacji zaburzeń funkcji wykonawczych, funkcji uwagi i czynności wzrokowo-przestrzennych nad (również obserwowanymi) zaburzeniami wzrokowo-przestrzennych nad (również obserwowanymi) zaburzeniami pamięci odroczonej, przy braku głębokich zaburzeń funkcji językowych.pamięci odroczonej, przy braku głębokich zaburzeń funkcji językowych.

Łagodne zaburzenia funkcji poznawczych (Mild Cognitive Impairment –MCI):Łagodne zaburzenia funkcji poznawczych (Mild Cognitive Impairment –MCI): • Częstość występowania MCI wśród chorych z PD oceniano na około 19-38%, Częstość występowania MCI wśród chorych z PD oceniano na około 19-38%,

lub nawet na 21-62%. lub nawet na 21-62%.

• U pacjentów nowo rozpoznanych i dotąd nieleczonych częstość występowania U pacjentów nowo rozpoznanych i dotąd nieleczonych częstość występowania MCI oceniana jest na 14,8 do 18,9%MCI oceniana jest na 14,8 do 18,9%

• Formy: (1) Postać amnestyczna, z zaburzeniami obejmującymi pogorszenie Formy: (1) Postać amnestyczna, z zaburzeniami obejmującymi pogorszenie pamięci, i (2) nieamnestyczną (w której zaburzenia obejmują inne niż pamięć pamięci, i (2) nieamnestyczną (w której zaburzenia obejmują inne niż pamięć domeny funkcjonowania poznawczego). Dodatkowo uzupełniono ten podział domeny funkcjonowania poznawczego). Dodatkowo uzupełniono ten podział rozgraniczeniem pomiędzy (1) wybiórczą i (2) uogólnioną postacią MCIrozgraniczeniem pomiędzy (1) wybiórczą i (2) uogólnioną postacią MCI

• W chorobie Parkinsona obserwuje się najczęściej wybiórcze, nieamnestyczne W chorobie Parkinsona obserwuje się najczęściej wybiórcze, nieamnestyczne postacie MCI postacie MCI

Zaburzenia funkcji poznawczych Zaburzenia funkcji poznawczych można też charakteryzować można też charakteryzować

szczegółowo, poprzez analizę szczegółowo, poprzez analizę poszczególnych czynności. W PD poszczególnych czynności. W PD

obserwuje się najczęściej:obserwuje się najczęściej:• Zaburzenia funkcji wykonawczychZaburzenia funkcji wykonawczych• Zaburzenia deklaratywnych form Zaburzenia deklaratywnych form

pamięci i uczenia siępamięci i uczenia się• Zaburzenia pamięci niedeklaratywnej Zaburzenia pamięci niedeklaratywnej

(uczenie się proceduralne i (uczenie się proceduralne i probabilistyczne) probabilistyczne)

• Zaburzenia złożonych form Zaburzenia złożonych form programowania czynności programowania czynności motorycznychmotorycznych

• Zaburzenia funkcji przestrzennychZaburzenia funkcji przestrzennych

Funkcje wykonawcze. Funkcje wykonawcze. Omówione zostaną:Omówione zostaną:

• Aktualizacja zasobów Aktualizacja zasobów poznawczych w kontekście poznawczych w kontekście wykonywanego zadaniawykonywanego zadania

• PlanowaniePlanowanie• Kontrola poznawcza Kontrola poznawcza • Pamięć operacyjnaPamięć operacyjna

Fluencja słowna korelowała w zgodny z założeniami sposób z Fluencja słowna korelowała w zgodny z założeniami sposób z aktywnością transportera dopaminowego w jądrze ogoniastym aktywnością transportera dopaminowego w jądrze ogoniastym oraz z metabolizmem glukozy w grzbietowobocznej korze oraz z metabolizmem glukozy w grzbietowobocznej korze przedczołowej i przedniej części zakrętu obręczy. przedczołowej i przedniej części zakrętu obręczy.

Żródło: Polito C., Berti V., Ramat S., Vanzi E., De Cristofaro M.T., Pellicanò G., Mungai F., Marini P., Żródło: Polito C., Berti V., Ramat S., Vanzi E., De Cristofaro M.T., Pellicanò G., Mungai F., Marini P., Formiconi A.R., Sorbi S., Pupi A.: Interaction of caudate dopamine depletion and brain metabolic Formiconi A.R., Sorbi S., Pupi A.: Interaction of caudate dopamine depletion and brain metabolic changes with cognitive dysfunction in early Parkinson’s disease. Neurobiol Aging. 2012, 33, 29–39.changes with cognitive dysfunction in early Parkinson’s disease. Neurobiol Aging. 2012, 33, 29–39.

Co więcej, wykazano Co więcej, wykazano jednocześnie związek jednocześnie związek pomiędzy zaburzeniami pomiędzy zaburzeniami transportu dopaminy w transportu dopaminy w jądrze ogoniastym a jądrze ogoniastym a obniżonym obniżonym metabolizmem glukozy metabolizmem glukozy w wymienionych w wymienionych strukturach korowych strukturach korowych (pacjenci de novo).(pacjenci de novo).

Aktualizacja zasobów poznawczychAktualizacja zasobów poznawczych

U pacjentów z dłuższym stażem choroby związki U pacjentów z dłuższym stażem choroby związki prób fluencji i perfuzji mózgowej ujawniają się w prób fluencji i perfuzji mózgowej ujawniają się w okolicach lewoskroniowych oraz obustronnie w okolicach lewoskroniowych oraz obustronnie w okolicach czołowych i ciemieniowych. okolicach czołowych i ciemieniowych.

Źródło: badania własneŹródło: badania własne

Zestawienie wyników zadań badających zasoby pamięci semantycznej (Wiadomości i Słownik z testu WAIS-R/PL) oraz zadań oceniających strategie przeszukiwania tych zasobów poprzez próby fluencji

Kontrolniśrednia (SD)

Choroba Parkins

onaśrednia

(SD)

Testy istotności:U Manna-Whitneya

Zasób podstawowych wiadomości:WAIS-R/PL Wiadomości – punkty przeliczone

10,63 (2,90) 9,67 (2,68) U=891,00; Z=0,99; p=0,32

Zasób słownictwa: WAIS-R/PL Słownik

– punkty przeliczone

9,26 (3,16) 9,43 (3,26) U=899,00; Z=-0,66; p=0,51

Fluencja semantyczna 18,67(6,22) 16,86(6,89) U=779,0; Z=1,95; p=0,05*

Fluencja fonologiczna 13,19(4,98) 9,32(4,78)U=366,5; Z=3,31;

p=0,001**

Niski S łownik i W iadomości

( 9)

W ysoki S łownik i W iadomości

( 10)

5

10

15

20

25

30

35

40K

we

stio

nariu

szB

ecka

-w

ynik

suro

wy

Niski UPDRS III (<24)

Wysoki UPDRS III(>=24)

Planowanie (przykładowa Planowanie (przykładowa próba):próba):

Kontrola poznawcza Kontrola poznawcza (na przykładzie próby (na przykładzie próby

interferencji)interferencji)

NAZYWAJ KOLEJNO KOLORY WYRAZÓW

czerwony zielony niebieski żółty czarny zielony niebieski czarny czerwony żółty żółty zielony czarny czerwony niebieski czerwony żółty czerwony niebieski zielony czarny niebieski zielony żółty czarny czarny czerwony czerwony zielony niebieski zielony czarny czarny żółty niebieski czarny żółty czerwony żółty czarny czerwony niebieski czerwony żółty czerwony niebieski zielony czarny żółty

Badania pamięci Badania pamięci deklaratywnejdeklaratywnej

• Ocenę tej czynności stosunkowo często wykonuje się przy Ocenę tej czynności stosunkowo często wykonuje się przy użyciu prób, w których badany uczy się list słówużyciu prób, w których badany uczy się list słów

• Porównując nasilenie zaburzeń pamięci i funkcji Porównując nasilenie zaburzeń pamięci i funkcji wykonawczych wykazano, że zaburzenia ma podobny wykonawczych wykazano, że zaburzenia ma podobny odsetek chorych. Zaburzenia funkcji wykonawczych przejawia odsetek chorych. Zaburzenia funkcji wykonawczych przejawia 60% pacjentów, 57% badanych ujawnia zaburzenia pamięci.60% pacjentów, 57% badanych ujawnia zaburzenia pamięci.

• Niewielkie zaburzenia uczenia się obserwuje się nawet u Niewielkie zaburzenia uczenia się obserwuje się nawet u nowozdiagnozowanych, jeszcze nie leczonych pacjentównowozdiagnozowanych, jeszcze nie leczonych pacjentów

• Zaburzenia dotyczą zarówno procesów odtwarzania jak i Zaburzenia dotyczą zarówno procesów odtwarzania jak i rozpoznania, co więcej wskazuje się na znaczące rozpoznania, co więcej wskazuje się na znaczące pogarszanie się czynności pamięci w badaniach podłużnychpogarszanie się czynności pamięci w badaniach podłużnych

Niedeklaratywne formy Niedeklaratywne formy uczenia sięuczenia się::

• Pamięć proceduralna – uczenie się Pamięć proceduralna – uczenie się procedurprocedur

• Uczenie się probabilistyczneUczenie się probabilistyczne

Badania czasu reakcji Badania czasu reakcji seryjnej:seryjnej: Badany ma za zadanie reagować Badany ma za zadanie reagować

na pojawienie się znaku na pojawienie się znaku naciśnięciem właściwego naciśnięciem właściwego przycisku. Kolejność pojawiania przycisku. Kolejność pojawiania się znaków jest tylko pozornie się znaków jest tylko pozornie losowa, w istocie zaś, w losowa, w istocie zaś, w powtarzającej się "pętli" powtarzającej się "pętli" ukazuje się stała sekwencja ukazuje się stała sekwencja kolejnych bodźców (np. kolejnych bodźców (np. dziesięciu). Jeśli zachodzi dziesięciu). Jeśli zachodzi nieświadome proceduralne nieświadome proceduralne uczenie się tej sekwencji, z uczenie się tej sekwencji, z każdym kolejnym jej każdym kolejnym jej powtórzeniem skraca się czas powtórzeniem skraca się czas reakcji naciśnięcia właściwego reakcji naciśnięcia właściwego przycisku po bodźcu przycisku po bodźcu wzrokowym. Po fazie uczenia wzrokowym. Po fazie uczenia sekwencji następuje faza, w sekwencji następuje faza, w której prezentacja bodźców której prezentacja bodźców staje się całkowicie losowa i nie staje się całkowicie losowa i nie zawiera powtarzających się zawiera powtarzających się ciągów reakcji. Miarą ciągów reakcji. Miarą efektywności uczenia się efektywności uczenia się proceduralnego jest różnica proceduralnego jest różnica pomiędzy czasem reakcji przy pomiędzy czasem reakcji przy losowej prezentacji bodźców a losowej prezentacji bodźców a czasem reakcji podczas prób czasem reakcji podczas prób uczenia się sekwencji.uczenia się sekwencji.

Źródło ryciny: Conde V., Altenmüller E., Villringer Źródło ryciny: Conde V., Altenmüller E., Villringer A., Ragert P.: Task-irrelevant auditory feedback A., Ragert P.: Task-irrelevant auditory feedback facilitates motor performance in musicians. facilitates motor performance in musicians. Frontiers in Psychology. 2012, 3. Frontiers in Psychology. 2012, 3.

Uczenie się procedur motorycznych:Uczenie się procedur motorycznych:

Pierwsza Pierwsza sekwencjasekwencja

Druga Druga sekwencjasekwencja

(sekwencje poglądowe - zadanie (sekwencje poglądowe - zadanie zmieniono zmieniono

aby uniknąć wyuczenia aby uniknąć wyuczenia się metody przez potencjalnych się metody przez potencjalnych

badanych)badanych)

Uczenie się procedury motorycznej – liczba poprawnych sekwencji czynności ruchowych

Średnie i odchylenia standardowe (w

nawiasach)Statystyka U

Manna-Whitneya

KontrolniChoroba Parkinsona

Procedura motoryczna – zadanie 1

4,86 (0,36) 2,67 (2,19)U=330;Z=4,78;

p=0,000002

Procedura motoryczna – zadanie 2

4,11 (1,43) 2,14 (2,29)U=422,5;

Z=3,51;p=0,0004

Procedura motoryczna – suma obu zadań

8,97 (1,60) 4,81 (3,92)U=324;Z=4,46;

p=0,000008

Źródło: Badania własneŹródło: Badania własne

Uczenie się Uczenie się probabilistyczneprobabilistyczne

% %

% %

% %

% %

SŁOŃCE Deszcz

CZY BĘDZIE SŁOŃCE CZY DESZCZ?

PRAWIDŁOWOPRAWIDŁOWO

Żródło: Foerde K., Shohamy D.: The role of the basal Żródło: Foerde K., Shohamy D.: The role of the basal ganglia in learning and memory: Insight from ganglia in learning and memory: Insight from Parkinson’s disease. Neurobiology of Learning and Parkinson’s disease. Neurobiology of Learning and Memory. 2011, 96, 624 – 636.Memory. 2011, 96, 624 – 636.

Tablica prawdopodobieństw

Zaburzenia funkcji wzrokowo-przestrzennych:Zaburzenia funkcji wzrokowo-przestrzennych:

Zadania umysłowej rotacji:Zadania umysłowej rotacji:

Słabsze rozpoznawanie twarzy:Słabsze rozpoznawanie twarzy:

Problemy w rozpoznawaniu kształtów:Problemy w rozpoznawaniu kształtów:

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Problemy w oszacowaniuProblemy w oszacowaniunachylenia linii:nachylenia linii:

(ryciny poglądowe, nie pochodzą z realnie stosowanych testów)(ryciny poglądowe, nie pochodzą z realnie stosowanych testów)

Zaburzenia programowania złożonych czynności motorycznych.Zaburzenia programowania złożonych czynności motorycznych.

Zaburzenia szczególnie nasilają sie gdy:Zaburzenia szczególnie nasilają sie gdy:• wymagane jest wyuczenie się sekwencji czynnościwymagane jest wyuczenie się sekwencji czynności• zadanie wymaga jednoczesnego uruchomienia różnych czynności zadanie wymaga jednoczesnego uruchomienia różnych czynności • należy przełączać się pomiędzy dwoma lub więcej programami działanianależy przełączać się pomiędzy dwoma lub więcej programami działania• zadanie uruchamia programy motoryczne o charakterze konfliktowym lub zadanie uruchamia programy motoryczne o charakterze konfliktowym lub

zewnętrzne dystraktory indukują wyzwolenie innej reakcji niż oczekiwana  zewnętrzne dystraktory indukują wyzwolenie innej reakcji niż oczekiwana  (wiele badań dotyczy tu ruchów oka i umiejętności wykonania czynności (wiele badań dotyczy tu ruchów oka i umiejętności wykonania czynności odwrotnej niż automatyczne skierowanie wzroku na pojawiający się odwrotnej niż automatyczne skierowanie wzroku na pojawiający się przedmiot) przedmiot)

• raz wybrany program musi zostać zmodyfikowany w trakcie czynności raz wybrany program musi zostać zmodyfikowany w trakcie czynności • czynność wynika z przesłanek wewnętrznych, a nie z zewnętrznych czynność wynika z przesłanek wewnętrznych, a nie z zewnętrznych

czynników wyzwalającychczynników wyzwalających• pozbawi się osobę z chorobą Parkinsona wizualnej kontroli nad działaniem pozbawi się osobę z chorobą Parkinsona wizualnej kontroli nad działaniem

i uczenie realizowane jest w oparciu o propriorecepcję, co ogranicza i uczenie realizowane jest w oparciu o propriorecepcję, co ogranicza świadomą kontrolę (w tym ostatnim przypadku sugerowano interpretację świadomą kontrolę (w tym ostatnim przypadku sugerowano interpretację alternatywną, odwołującą się do zaburzeń w odbiorze, integracji lub alternatywną, odwołującą się do zaburzeń w odbiorze, integracji lub wykorzystaniu informacji kinestetycznej związanej z kontrolą motorykiwykorzystaniu informacji kinestetycznej związanej z kontrolą motoryki))