In vivo-Staging der zentralen Neuropathologie bei Amyotropher Lateralsklerose: Konzepte mittels Diffusionstensor-Bildgebung und Video-Okulografie

Zusammenfassung

Bei vielen neurodegenerativen Erkrankungen zeigen akkumulierte unlösliche Proteinaggregate in selektiv vulnerablen Nervenzellen ein krankheitsspezifisches charakteristisches Ausbreitungsmuster nach festen neuroanatomischen Regeln. Der zugrundeliegende Krankheitsprozess der Amyotrophen Lateralsklerose (ALS) folgt einem kortikofugalen axonalen Propagationsschema in 4 Stadien. Diese aus Autopsie-Material gewonnenen Erkenntnisse zur Kategorisierung des ALS-Staging auf in vivo Techniken zu übertragen, stellt eine Herausforderung dar. Die Bildgebung des Gehirns mittels Diffusionstensorbildgebung (DTI) ermöglicht es, in vivo in Quer- und Längsschnittuntersuchungen die Beteiligung zerebraler Strukturen spezifisch in den 4 Stadien abzubilden. Ergänzend lassen sich auf Verhaltensebene pathologisch veränderte Augenbewegungen als Resultat kortikaler und subkortikaler Netzwerkstörungen konsistent zu den neuropathologischen Befunden in sequentieller Abfolge charakterisieren. Der Transfer des Staging-Konzepts bei der ALS in klinisch anwendbare Techniken ist somit mittels unterschiedlicher methodischer Ansätze gelungen.

Abstract

In many neurodegenerative diseases, the accumulation of characteristic proteins into insoluble aggregates in or among selectively vulnerable neurons and glial cells follow neuroanatomical rules in a highly predictable manner. The underlying pathological process of amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is characterized by sequential corticofugal axonal spread in 4 stages. The in vivo transfer of these autopsy-based neuropathological findings constitutes a challenge. Diffusion tensor imaging of the brain allows for individual analysis of predefined tract structures, thus making it possible to image in vivo the disease stages in ALS. In addition, impaired eye movement control as one consequence of disturbed cortical and subcortical brain networks permits characterization of a behavioral staging scheme consistent with the neuropathological model. The staging patterns in ALS have thus been transferred into clinically applicable techniques.

Schlüsselwörter

Amyotrophe Lateralsklerose (ALS) - Staging - Diffusion Tensor Imaging - Okulomotorik - strukturelle Konnektivität

Key words

amyotrophic lateral sclerosis (ALS) - staging - diffusion tensor imaging - eye movements - structural connectivity