Human odor identification studied in healthy individuals, mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease

Abstract

Evnen til å identifisere lukter studert hos friske individer, personer med mild kognitiv svikt og Alzheimers sykdom

Bakgrunn: Luktidentifikasjon er evnen til å oppfatte og navngi en lukt riktig. Allerede i midten av 1970-årene ble de første studiene publisert som viste at evnen til å lukte er svekket ved nevrodegenerative sykdommer (Ansari og Johnson og Waldton). Majoriteten av pasienter med amnestisk mild kognitiv svikt (aMCI) og tidlig Alzheimers sykdom er vist å få redusert lukteevnen, særskilt evnen til å identifisere lukter. Siden områder i hjernens temporallapp er sentral både i luktprosessering, samtidig som entorhinal cortex er det område som trolig rammes tidligst ved Alzheimers sykdom, så er det av stor interesse å undersøke lukteevnen hos denne pasientgruppen. For å vurdere nytten av testing med lukt identifikasjon i klinikken, trenger vi en bedre forståelse av de nevronale prosessene som ligger til grunn for lukt identifikasjon i den menneskelige hjerne. I tillegg trenger vi standardiserte luktetester for bruk i Norge som er tilpasset norske forhold. Dette bør være tester som er enkle å administrere, som koster lite og tar kort tid å gjennomføre.

Formål: Denne avhandlingen har tre hovedmål. Det første målet var å undersøke nytten av kommersielle luktetester som "the Brief Smell Identification Test" (B-SIT), en modifisert versjon av B-SIT og "the Sniffin Sticks Identification Test" (SSIT) i norske populasjoner for å kunne skille pasienter med tidlig Alzheimers sykdom og aMCI fra friske kontroller. Det andre målet var å undersøke hvilke hjerneområder som aktiveres hos unge friske mennesker under vellykket identifisering av lukter. Det siste målet var å studere hvordan volumene av ulike strukturer i hjernen samvarierer med evnen til å identifisere lukter hos pasienter med mild grad av demens ved Alzheimers sykdom og friske sammenlignbare kontroller.

Metoder: Artiklene i avhandlingen baserer seg på fire eksperimentelle studier i fire ulike populasjoner. Det er gjennomført psykofysiske luktetester i alle de fire populasjonene, men det er studiene referert i artikkel I og artikkel II som i hovedsak beskriver luktetestens metodikk. I artikkel III har vi brukt funksjonell magnetisk resonans bildedannelse (fMRI) for å studere aktiveringsmønsteret i hjernen ved luktidentifikasjon hos friske unge personer. Luktstimuleringen i skanneren ble gitt ved hjelp av et olfaktometer. I artikkel IV har vi brukt strukturell magnetisk resonans bildedannelse (strukturell MRI) for å studere assosiasjoner mellom volumer av ulike hjernestrukturer og evne til å identifisere lukter. Dette ble undersøkt hos pasienter med en aMCI og mild grad av demens ved Alzheimers sykdom og friske eldre personer.

Hovedfunn: Studie I demonstrerer at B-SIT er velegnet for bruk i Norge til å skille pasienter med Alzheimers sykdom (hvor noen av pasientene var i tidlig stadium) fra friske personer. Studie II viser at en modifisert versjon av testen B-SIT, er en like god test som den originale B-SIT, samtidig som den trolig kan være en bedre test til bruk i generelle populasjoner. Funnene fra Studie III indikerer at entorhinal cortex og hippocampus er sentrale områder i hjernen som aktiveres spesifikt når friske unge personer klarer å identifisere lukter. Studie IV demonstrerer at pasienter med aMCI eller tidlig Alzheimers sykdom som har relativt intakt luktefunksjon (ut fra både B-SIT og SSIT), har større volum av hippocampus enn de med redusert luktidentifiseringsevne.

Konklusjon: Våre funn viser at lukteskreening testene B-SIT og SSIT er godt tilpasset for bruk i Norge, og at en modifisert versjon av B-SIT vil være en like god test som den originale B-SIT. De nevronale prosessene som ligger til grunn for luktidentifikasjon i den menneskelige hjerne, ser ut til å inkludere et helt nettverk av strukturer, hvor særskilt entorhinal cortex og hippocampus er sentrale strukturer for at friske unge personer klarer å navngi lukter riktig. Luktetestene kan hjelpe til å skille ut de pasienter som er mer langtkommet i utviklingen av Alzheimers sykdom, fordi gruppen med redusert lukteidentifikasjonsevne hadde signifikant mer redusert hippocampus volum enn de med intakt lukteidentifikasjonsevne. Hva vi har funnet i studiene, har gitt økt kunnskap om nytten av bruk av luktetester i norske populasjoner, og ny kunnskap om de nevronale prosessene som ligger til grunn for luktidentifikasjon i den menneskelige hjerne.