MRI substrates of specific neuropsychological dysfunctions within and across FTD genotypes at the presymptomatic and symptomatic disease stage

Abstract

Neuropsychologische Defizite, wie Apraxie, spielen für neurodegenerative Erkrankungen, speziell auch für Frontotemporale Demenzen (FTD), eine wichtige Rolle. In dieser Arbeit zeige ich abgegrenzte atrophische Areale der Hirnrinde, die für Apraxie und die Leistung im Trail Making Test (TMT) innerhalb einer Kohorte von familiärer FTD relevant sind. Mit einer Stichprobe von 472 Probanden aus der GENFI Studie, demonstriere ich einen Hypothesen getriebenen Ansatz um kortikale atrophische Areale zu identifizieren, die mit spezifischen neuropsychologischen Defiziten zusammenhängen: dadurch konnte ich atrophische Areale im prämotorischen Cortex, Inferioren Frontalcortex und der Pars opercularis des Inferioren Frontalcortex identifizieren, die speziell mit Apraxie zusammenhängen; sowie Areale im Frontalcortex, die mit der Leistung im TMT zusammenhängen. Zusätzlich präsentiere ich einen alternativen Weg, um das Problem multipler Vergleiche von kortikalen Strukturen zu lösen, indem eine permutationsbasierte Maximum Statistik berechnet wird, welche die Identifikation kleiner Areale ermöglicht. Zuletzt zeige ich eine Analyse über präsymptomatische Effekte und diskutiere deren Schwierigkeiten und Limitationen: in den zuvor identifizierten Arealen konnte ich keine präsymptomatische Degeneration feststellen. Schließlich trägt diese Arbeit zur wissenschaftlichen Forschung im Bereich der Apraxie, familiärer FTD sowie genereller Zusammenhänge von neuropsychologischen Defiziten und Hirnrindenbereichen bei.

Neuropsychological deficits, as apraxia, play an important role for neurodegenerative dementias, including frontotemporal dementia (FTD). In this work I delineate cortical atrophy areas relevant for apraxia and Trail Making Test (TMT) performance within a genetic frontotemporal lobar degeneration (FTLD) cohort. Using 472 subjects from the GENFI study, I demonstrate a hypothesis-driven approach for the identification of cortical atrophy areas related to specific neuropsychological dysfunctions: through this I identified atrophy in the premotor cortex, inferior frontal and frontal opercular areas to be specifically related to apraxia; and areas in the frontal cortex to be related to TMT performance. In addition, I present an alternative way of correcting my results within a surface-based approach for multiple comparisons using a permutation based maximum statistic, facilitating the identification of small areas. Lastly, I present an analysis about presymptomatic effects and discuss its limitations and difficulties: I could not delineate presymptomatic cortical degeneration in the previously identified areas. As a result, this work contributes to research about apraxia, genetic FTLD and general relations of neuropsychological functions with cortical areas.