Voxel-based morphometry in Alzheimers disease and mild cognitive impairment: Systematic review of studies addressing the frontal lobe / Morfometria baseada em Voxel em Doença de Alzheimer e comprometimento cognitivo leve: revisão sistemática de estudos abordando o lobo frontal

ABSTRACT Voxel-based morphometry (VBM) is a useful approach for investigating neurostructural brain changes in dementia. We systematically reviewed VBM studies of Alzheimer's disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI), specifically focusing on grey matter (GM) atrophy in the frontal lobe. Methods: Two searches were performed on the Pubmed database. A set of exclusion criteria was applied to ensure the selection of only VBM studies that directly investigated GM volume abnormalities in AD and/or MCI patients compared to cognitively normal controls. Results: From a total of 46 selected articles, 35 VBM studies reported GM volume reductions in the frontal lobe. The frontal subregions, where most of the volume reductions were reported, included the inferior, superior and middle frontal gyri, as well as the anterior cingulate gyrus. We also found studies in which reduced frontal GM was detected in MCI patients who converted to AD. In a minority of studies, correlations between frontal GM volumes and behavioural changes or cognitive deficits in AD patients were investigated, with variable findings. Conclusion: Results of VBM studies indicate that the frontal lobe should be regarded as an important brain area when investigating GM volume deficits in association with AD. Frontal GM loss might not be a feature specific to late AD only. Future VBM studies involving large AD samples are warranted to further investigate correlations between frontal volume deficits and both cognitive impairment and neuropsychiatric symptoms.

RESUMO Morfometria baseada em voxel (MBV) é uma abordagem útil para investigar mudanças neuroestruturais no cérebro em demência. Revisamos sistematicamente estudos de MBV de doença de Alzheimer (DA) e comprometimento cognitivo leve (CCL), focando especificamente na atrofia de matéria cinzenta (MC) no lobo frontal. Métodos: Duas pesquisas foram realizadas na base de dados do Pubmed. Critérios de exclusão foram utilizados para assegurar a seleção somente de estudos de MBV que investigassem diretamente anormalidades de volume de MC em pacientes com DA e/ou CCL comparados com controles de cognição normal. Resultados: De um total de 46 artigos selecionados, 35 estudos de MBV reportaram reduções de volume de MC no lobo frontal. As sub-regiões frontais em que a maioria das reduções de volume foram encontradas incluem os giros frontais inferior, superior e médio, bem como o giro do cíngulo anterior. Também acharam-se perdas de MC em pacientes com CCL que desenvolveram DA. Uma menor parte dos estudos investigou correlações entre volumes de MC frontal e mudanças comportamentais ou déficits cognitivos em DA, com achados variáveis. Conclusão: Os resultados de estudos de MBV indicam que o lobo frontal deve ser visto como uma importante área cerebral quando da investigação de déficits de volume de MC em associação com DA. Perda de MC frontal pode não ser uma característica apenas de DA tardia. Estudos de MBV futuros com grandes amostras de pacientes com DA são necessários para investigar mais a fundo a relação entre déficits de volume frontal e sintomas de comprometimento cognitivo e neuropsiquiátricos.

Neural correlates of lexical-semantic memory: a voxel-based morphometry study in mild AD, aMCI and normal aging / Correlatos neurais da memória lexical-semântica: um estudo de morfometria baseada em voxel na doença de Alzheimer, comprometimento cognitivo leve amnéstico e envelhecimento normal

Neuroanatomical correlations of naming and lexical-semantic memory are not yet fully understood. The most influential approaches share the view that semantic representations reflect the manner in which information has been acquired through perception and action, and that each brain area processes different modalities of semantic representations. Despite these anatomical differences in semantic processing, generalization across different features that have similar semantic significance is one of the main characteristics of human cognition. Methods: We evaluated the brain regions related to naming, and to the semantic generalization, of visually presented drawings of objects from the Boston Naming Test (BNT), which comprises different categories, such as animals, vegetables, tools, food, and furniture. In order to create a model of lesion method, a sample of 48 subjects presenting with a continuous decline both in cognitive functions, including naming skills, and in grey matter density (GMD) was compared to normal young adults with normal aging, amnestic mild cognitive impairment (aMCI) and mild Alzheimers disease (AD). Semantic errors on the BNT, as well as naming performance, were correlated with whole brain GMD as measured by voxel-based morphometry (VBM). Results: The areas most strongly related to naming and to semantic errors were the medial temporal structures, thalami, superior and inferior temporal gyri, especially their anterior parts, as well as prefrontal cortices (inferior and superior frontal gyri). Conclusion: The possible role of each of these areas in the lexical-semantic networks was discussed, along with their contribution to the models of semantic memory organization.

As correlações neuroanatômicas de nomeação e memória lexical-semântica não são totalmente entendidas. As abordagens mais influentes compartilham a idéia de que representações refletem a maneira na qual a informação foi adquirida por meio da percepção e ação e que cada área do cérebro processa diferentes modalidades de representações semânticas. Apesar destas diferenças anatômicas no processamento semântico, a generalização de diferentes aspectos que tem significância semântica análoga é uma das principais características da cognição humana. Métodos: Nós avaliamos as regiões cerebrais relacionadas à nomeação e à generalização semântica de desenhos de objetos visualmente apresentados do Teste de Nomeação de Boston (TNB), que compreende diferentes categorias, como animais, vegetais, utensílios, comida e móveis. Para criar um modelo de método de lesão, nós investigamos uma amostra de 48 pessoas que demonstraram um declínio contínuo em funções cognitivas, incluindo habilidades de nomeação e em densidade de substância cinzenta (DSC) em relação a adultos jovens: envelhecimento normal, comprometimento cognitivo leve amnéstico (CCLa) e doença de Alzheimer (DA). Nós correlacionamos seus erros semânticos no TNB, assim como seus desempenhos de nomeação, com a DSC de todo o cérebro que foi medido por morfometria baseada em vóxel (MBV). Resultados: As áreas que mais se relacionaram à nomeação e aos erros semânticos foram as estruturas mediais temporais, tálamo, giro temporal superior e inferior, especialmente em suas partes anteriores e os córtices pré-frontais (giro frontal inferior e superior). Conclusão: Discutimos o provável papel de cada uma dessas áreas na rede lexical-semântica e sua contribuição para os modelos de organização semântica.