Unsere Augen können Frühwarnzeichen für Alzheimer und Parkinson sein

Vergiss die Seele – es stellt sich heraus, dass die Augen das beste Fenster zum Gehirn sind. Veränderungen der Netzhaut können Alzheimer- und Parkinson-Krankheiten vorwegnehmen, und Forscher sagen, dass ein Bild Ihres Auges Ihr zukünftiges Risiko für neurodegenerative Erkrankungen abschätzen könnte.

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Die Netzhaut wird während der Embryonalentwicklung vom Gehirn abgeklemmt und enthält Schichten von Neuronen, die zusammen mit ihren Cousins ​​​​im Schädel eine neurodegenerative Erkrankung zu erleiden scheinen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass diese Netzhautneuronen, direkt neben dem geleeartigen Glaskörper des Augapfels, dort leben und sterben, wo Wissenschaftler sie sehen können.

Früherkennung ist sozusagen der heilige Gral, sagte Ron Petersen, Direktor des Alzheimer-Forschungszentrums der Mayo Clinic und der Mayo Clinic Study of Aging. Wenn ein Patient über Gedächtnisprobleme oder Zittern klagt, ist die Maschinerie der neurodegenerativen Erkrankung wahrscheinlich schon seit Jahren oder Jahrzehnten am Werk.

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Experten vergleichen es mit einer Krebserkrankung, die erst im Stadium 3 oder 4 Symptome zeigt. Wenn Patienten beginnen, die Auswirkungen der neurodegenerativen Erkrankung auf ihr tägliches Leben zu spüren, ist es fast zu spät für eine Behandlung.

Früher die Warnzeichen einer neurodegenerativen Erkrankung zu erkennen, könnte den Patienten mehr Zeit geben, um für die Zukunft zu planen – sei es, um Pflegevorkehrungen zu treffen, mehr Zeit mit der Familie zu verbringen oder den Great American Roman zu schreiben.

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Langfristig hoffen die Forscher, dass die Fähigkeit, Veränderungen im Gehirn zu bemerken, bevor die Symptome beginnen, schließlich zu frühen Behandlungen führen könnte, die das Fortschreiten von Parkinson und Alzheimer erfolgreicher verlangsamen oder stoppen, da eine solche Behandlung derzeit nicht verfügbar ist. Die Hoffnung ist, dass wir kognitive Beeinträchtigungen umso besser verhindern können, je früher wir eingreifen, sagte Petersen

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Während Wissenschaftler, die Bluttests für Alzheimer und Parkinson entwickeln, weiterhin den Löwenanteil der Forschungsgelder erhalten, könnte das Netzhaut-Screening nicht-invasiv, kostengünstig und bemerkenswert empfindlich sein, sagen Befürworter.

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Visionen der Zukunft

Alzheimer und Parkinson verursachen weitreichende Veränderungen in der Landschaft des Gehirns, bevor es zu Verhaltensänderungen kommt – Blutgefäße verkümmern, Neuronen sterben vorzeitig und Knurren falsch gefalteter Proteine ​​stören die Kommunikation zwischen überlebenden Neuronen. Aktuelle Techniken zur Erkennung dieser Verschiebungen, einschließlich PET-Bildgebung für 3.000 bis 6.000 US-Dollar, können Parkinson- und Alzheimer-Pathologien im Gehirn erkennen, bevor die Symptome beginnen, aber sie sind zu invasiv und zu teuer für eine breite Anwendung. Aber die Identifizierung paralleler Veränderungen in der Netzhaut ist eine andere Geschichte.

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Maya Koronyo-Hamaoui, Neurowissenschaftlerin und Professorin für Neurochirurgie, studiert am Cedars-Sinai die Frühintervention und Behandlung von Alzheimer. Sie und ihr Team haben eine Technik entwickelt, um die mit Alzheimer verbundenen Plaques in den Netzhautneuronen von lebenden Patienten mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen zu visualisieren, was etwa 285 US-Dollar pro Scan kostet. Alles, was es dafür braucht, sind modifizierte ophthalmologische Geräte – und viel Curry-Aroma.

Patienten, die sich auf die Netzhautuntersuchung von Koronyo-Hamaoui vorbereiten, laden Proteinshakes ein, die mit Curcumin versetzt sind, der natürlich vorkommenden Verbindung, die Kurkuma seine Farbe und seinen Geschmack verleiht und im Curry eine zentrale Rolle spielt. Curcumin hat eine extreme Affinität zu Amyloid Beta, dem Protein, aus dem die Alzheimer-Plaques bestehen. Überraschenderweise für diejenigen unter uns, die Kurkuma in unseren Gewürzschubladen haben, leuchtet es auch gelb, wenn es blauem Licht ausgesetzt wird (ja, Sie können .) probiere das auf deinem Gewürzregal zu Hause aus ). Wissenschaftler haben retinale Amyloid-Beta mit niedrigeren Werten bei kognitiven Tests, mehr Plaque im Gehirn und reduziertem Volumen im Hippocampus, dem Gedächtniszentrum des Gehirns, in Verbindung gebracht.

Wenn das Bildgebungssystem von Koronyo-Hamaoui Neurowissenschaftlern, die an die radioaktiven Tracer und Millionen-Dollar-Scanner von PET gewöhnt sind, als Low-Tech erscheint, ist Ruogu Fangs Technik für das Parkinson-Screening geradezu steinzeitlich.

brauner blutiger Ausfluss
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Fang ist ein biomedizinischer Ingenieur, der Anwendungen künstlicher Intelligenz in Gesundheit und Medizin erforscht. Sie und ihre Mitarbeiter an der University of Florida verwenden eine Funduskamera – einen speziellen iPhone-Aufsatz in der Größe eines Buches –, um hochauflösende Fotos der mikroskopisch kleinen Blutgefäße im Augenhintergrund zu machen. Veränderungen der Blutgefäße im Gehirn sind sowohl für die Parkinson- als auch für die Alzheimer-Krankheit charakteristisch, da Sauerstoffmangel zum vorzeitigen Tod von Neuronen beiträgt, und es gibt starke Hinweise darauf, dass Blutgefäße in der Netzhaut diese Veränderungen widerspiegeln.

Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass Computeralgorithmen diese Fundusbilder verwenden können, um Parkinson-Patienten mit einer Genauigkeit von mehr als 70 Prozent von gesunden Kontrollpersonen zu unterscheiden.

Keiner dieser Biomarker ist der perfekte Kandidaten – Amyloid-Beta reichert sich mit zunehmendem Alter im gesunden Gehirn an und viele Menschen mit erhöhtem Amyloid-Beta bleiben kognitiv normal, räumte Koronyo-Hamaoui ein. Fang stellte fest, dass vaskuläre Veränderungen bei unzähligen anderen Erkrankungen vorhanden sind, darunter diabetische Retinopathie – eine Sehstörung, die verursacht wird, wenn hoher Blutzucker die Blutgefäße zur Netzhaut blockiert – und traumatische Hirnverletzungen.

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Aber es geht nicht darum, einen einzigen Biomarker mit Silberkugeln zu finden, sagte Sharon Fekrat, eine vitreoretinale Chirurgin und Co-Direktorin des Duke Neurodegenerative Disease Retinal Imaging Repository.

Um herauszufinden, welche Biomarker die wirksamsten Vorhersagen für Alzheimer sind, füttern Fekrat und ihre Mitarbeiter umfangreiche Patientenprofile – einschließlich Bilder des Netzhautgefäßsystems und Messungen der verschiedenen Schichten der Netzhaut bei Menschen, die Alzheimer-Pathologie kennen – in ein neuronales Netzwerk, eine Form des maschinellen Lernens, die Muster basierend auf einer Reihe von Trainingsdaten identifiziert. Das Netzwerk experimentiert dann mit verschiedenen Kombinationen von Datenpunkten, um herauszufinden, wie man mit den wenigsten Patienteninformationen die genaueste Diagnose erhält.

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Laut dem neuronalen Netzwerk von Fekrat hat die Ausdünnung der Ganglienzellschicht der Netzhaut bisher die größte Vorhersagekraft für eine Alzheimer-Diagnose – mit anderen Worten, das neuronale Netzwerk war in der Lage, die Dicke einer Netzhautschicht zu verwenden, um zwischen Patienten mit . zu unterscheiden klinisch diagnostizierte Alzheimer und gesunde Kontrollpersonen im gleichen Alter. Diese Messung kann mit Hilfe der optischen Kohärenztomographie erreicht werden, einem Patientenaugenabtastsystem, das die meisten Augenärzte bereits verwenden.

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Die Vision von Fekrat und dem Duke-Team ist ein kostengünstiger und zugänglicher Netzhautscan, der gleichzeitig Warnsignale für verschiedene neurodegenerative Erkrankungen erkennen könnte. Im Moment trainieren sie ihr neuronales Netzwerk, um Bilder der Netzhaut nach den Kennzeichen von Parkinson, Alzheimer und Lewy-Körper-Demenz zu durchsuchen, die bei einsetzender Demenz Halluzinationen und Wahnvorstellungen verursachen können.

Wir könnten einen Automaten neben einer Apotheke aufstellen, sagte Fekrat. Patienten könnten sich in eine Kabine setzen, wie sie in Drogerien mit Blutdruckmanschetten bereits allgegenwärtig ist, ihre Augen bildgeben lassen, und wir lassen sie von unserem Deep-Learning-Algorithmus analysieren und einen Risiko-Score oder einen diagnostischen Index ausspucken, der sie leiten kann bei Bedarf zum Neurologen.

Eine Chance, wachsam zu sein

Die Identifizierung eines dieser Biomarker in der Netzhaut bedeutet nicht, dass ein Patient im Laufe seines Lebens eine ausgewachsene Alzheimer- oder Parkinson-Krankheit entwickelt, sagte Petersen. Solche Informationen sollten als Warnzeichen – wie ein hoher Blutzuckerspiegel – angesehen werden, das sowohl den Arzt als auch den Patienten dazu veranlasst, auf andere Veränderungen aufmerksam zu sein.

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Es ist auch eine Gelegenheit für den Patienten, proaktiv vorbeugende Maßnahmen zu ergreifen, die das Fortschreiten neurodegenerativer Erkrankungen verlangsamen können, wie z. B. Bewegung und eine verbesserte Ernährung. Sport ist das einzige, was ich gesehen habe, das wirklich bei Alzheimer und Parkinson hilft, sagte Laura Volpicelli-Daley, Assistenzprofessorin für Neurologie an der University of Alabama in Birmingham. Sie fügte hinzu, dass sie hoffe, dass Biomarker, die einem Patienten sein persönliches Risiko anzeigen, Gründe für eine Änderung seiner Gewohnheiten greifbar und dringend machen.

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Es ist wie bei 23andMe, betont Fekrat und bezieht sich auf den beliebten DNA-Test, der Gene identifiziert, die mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung einer Krankheit oder eines Zustands verbunden sind. Wenn die Leute ihr Risiko kennen, sagen sie: „Oh, ich habe das Gen für Makuladegeneration. Ich werde nicht rauchen.’

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