Neural mechanisms underlying processing speed in healthy older adults

Abstract

Processing speed corresponds to the time required to process a certain amount of information. During the cognitive aging process, it is common the occurrence of processing speed deficits. For this reason, a better comprehension of the neural mechanisms underlying processing speed may facilitate the understanding of the aging process and the development of therapeutic strategies aimed at slowing or retard it. Therefore, this work aimed to understand some of these neural mechanisms, focusing on the study of functional and anatomical connectivity and their relationship with processing speed in older adults. To do so, diffusion tensor imaging (DTI) was used to study the anatomical connectivity of 10 white matter structures, and resting state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) was used to analyze the functional connectivity between several regions of interest, as well as of two well-known resting networks, the Default Mode Network (DMN) and the Frontoparietal Network (FPN). From a healthy Portuguese sample of 57 participants, 30 were divided into two groups according to the results obtained in a composite measure of three neuropsychological tests. The results point out that the radial diffusivity of several white matter fibers is significantly associated with the processing speed of an individual, and that this is a characteristic that significantly differentiates the two experimental groups. Furthermore, the results also corroborate the importance of fornix integrity for processing speed and suggest that the functional connectivity between several regions has influence on processing speed. Thus, the current study is considered to present interesting findings that should be studied further in the future.

A velocidade de processamento corresponde ao tempo necessário para processar uma certa quantidade de informação. Durante o processo de envelhecimento cognitivo é característico o aparecimento de défices ao nível desta capacidade cognitiva. Por essa razão, um maior entendimento dos mecanismos neurais que estão subjacentes à velocidade do processamento poderá facilitar a compreensão do processo de envelhecimento e o desenvolvimento de estratégias terapêuticas que visem retardá-lo ou atenuá-lo. Posto isto, o presente estudo propôs-se a compreender alguns destes mecanismos neuronais, focando-se no estudo da conectividade funcional e anatómica e a relação que estas apresentam com a velocidade de processamento em adultos idosos. Para tal recorreu-se a imagiologia de tensor de difusão (DTI) para o estudo da conectividade anatómica de 10 estruturas de matéria branca, e a ressonância magnética funcional de repouso (rs-fMRI) de modo a analisar tanto a conectividade funcional existente entre várias regiões de interesse, como de duas redes de repouso muito conhecidas, a Rede de Modo Padrão (DMN) e a rede frontoparietal (FPN). De uma amostra portuguesa saudável de 57 participantes, 30 foram divididos em dois grupos de acordo com os resultados obtidos numa medida composta a partir de três testes neuropsicológicos. Os resultados apontam que a difusividade radial de várias fibras de matéria branca está significativamente associada à velocidade de processamento de um indivíduo, sendo esta uma característica que significativamente diferencia os dois grupos experimentais. Para além disso corroboram a importância da integridade da fórnix para a velocidade de processamento e sugerem que a conectividade funcional entre várias regiões tem influência também na velocidade de processamento. Assim, considera-se que o presente estudo apresenta interessantes descobertas que devem ser estudadas mais aprofundamento no futuro.