Kortikalt overflateareal og IQ hos en gruppe av voksne mennesker født prematurt med veldig lav fødselsvekt

Abstract

Sammendrag

Det å være født prematurt (før gestasjonsuke 37) assosieres med en økt risiko for kognitive atferdsvansker som varer inn i voksen alder. Atferdssekvelet beskrives gjerne som bestående av en kombinasjon av læringsvansker og en uoppmerksom, impulsiv atferd. Dette er atferdsvansker som korrelerer med redusert arbeidsminne og prosesseringshastighet. Ved MR-tomografi er det avdekt en avvikende hjerneutvikling hos premature, og morfometriske mål viser en reduksjon i kortikalt overflateareal sammenliknet med hos terminfødte.

Denne masteroppgaven bygger på en tidligere studie av en kohort som ble gjennomført da deltakerne var 19 år (Skranes et al., 2013). Kohorten består av en gruppe premature født med veldig lav fødselsvekt (VLFV, fødselsvekt ≤ 1500 g) og en jevngammel terminfødt kontrollgruppe, født i årene 1986-1988 i Trondheimsregionen. I likhet med den foregående studien var målet med denne studien å forsøke å avdekke en assosiasjon mellom de hjernestrukturelle avvikende og det observerte atferdssekvelet, men denne gangen i det deltakerne var nådd voksen alder (26 år).

Trettiseks VLFV-deltakere (19 kvinner/ 17 menn) og 56 kontrolldeltakere (32 kvinner/ 24 menn) ble inkludert i studien. Kognitiv funksjon ble undersøkt ved hjelp av Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS)-III da deltakerne var 20 år. MR-tomogrammene ble tilegnet da deltakerne var 26 år ved bruk av 3D T1-vektede MPRAGE sekvenser ved en feltstyrke på 3 T. Kortikalt overflateareal ble beregnet ved hjelp av en automatisk algoritme for hver av de 34 parselleringene i Desikan-Killiany atlaset som er en del av programvaren FreeSurfer. Generelle lineære modeller ble deretter brukt for å undersøke forskjeller i kortikalt overflateareal og for å se på assosiasjonen mellom kortikalt overflateareal og kognitiv funksjon i den premature gruppen. De statistiske analysene ble gjennomført ved hjelp av den statistiske programvaren R.

Resultatene viste redusert kortikalt overflateareal i flere områder av hjernebarken hos den premature gruppen, disse var i hovedsak lokalisert til frontal-, parietal- og temporallappen i områdene rundt sentralfuren og den sylviske spalte. Gjennomsnittlig fullskala IQ-skåre var omtrent ett standardavvik lavere i VLFV-gruppen sammenliknet med i kontrollgruppen. Arbeidsminne etterfulgt av prosesseringshastighet var de indeksene av WAIS-III som viste flest moderate til sterke positive korrelasjoner med overflateareal. Områdene der overflatearealet var redusert og som samtidig korrelerte med arbeidsminneindeksen var i hovedsak lokalisert til deler av frontal- og parietallappen som er del av et nevralt nettverk som er delaktig i kognitive funksjoner som arbeidsminne og prosesseringshastighet. Nedsatt arbeidsminne og prosesseringshastighet antas å være årsaken til læringsvanskene og den uoppmerksomme, impulsive atferden som ofte observeres blant premature. Redusert overflateareal i områdene som er assosiert med nedsatt arbeidsminne kan derfor være en indikasjon på at funksjonen til de underliggende nevrale nettverkene er forandret.

Summary

Prematurity (birth before gestation week 37) is associated with an increased risk of cognitive behavioral difficulties that last into adulthood. The behavioral sequalae is often described as consisting of a combination of learning difficulties and an inattentive, impulsive behavior. These are behavioral difficulties that correlate with reduced working memory and processing speed. At the same time, MRI measurements reveal an abnormal brain development in children born preterm, and morphometric measurements show a reduced cortical surface area compared to term-born children.

This master's thesis is based on an earlier study of a cohort conducted when the participants were 19 years old (Skranes et al., 2013). The cohort consists of a group of premature born with very low birth weight (VLBW, birth weight ≤ 1500 g) and term-born control group, born in the years 1986-1988 in the Trondheim region. Like the previous study, this master's thesis's objective was to uncover an association between the brain structure deviant and the observed behavioral sequelae, but this time as participants had reached adulthood (26 years).

Thirty-six VLBW participants (19 women/ 17 men) and 56 control participants (32 women/ 24 men) were included in the study. Cognitive function was investigated using the Wechsler Adult Intelligence Scale (WAIS)-III when participants were 20 years old. The MRI tomograms were acquired when participants were 26 years old using 3D T1-weighted MPRAGE sequences at a field strength of 3 T. Cortical surface area was calculated using an automatic algorithm for each of the 34 parcellations in the Desikan-Killiany atlas that is part of the FreeSurfer software. General linear models were then used to investigate differences in cortical surface area and to look at the association between cortical surface area and cognitive function in the premature group. The statistical analyses were carried out using the statistical software R.

The results showed reduced cortical surface area in several areas of cortex in the premature group, these were mainly located to the frontal, parietal and temporal lobes in the areas around the central sulcus and Sylvian fissure. The average full-scale IQ score was about one standard deviation lower in the VLBW group compared to the control group. Working memory followed by processing speed were the indices of WAIS-III that showed the most moderate to strong positive correlations with surface area. The parcellations where the surface area was reduced and at the same time correlated with the working memory index were mainly located to parts of the frontal and parietal plates that are part of a neural network that is involved in cognitive functions such as working memory. Decreased working memory and processing speed are thought to be the cause of the learning difficulties and the inattentive, impulsive behavior often observed among preterm. Reduced surface area in the areas associated with reduced working memory and processing speed may therefore be an indication that the functioning of the underlying neural networks has changed.