Identification of early neurophysiological markers related to cognitive-behavioural disorders and progression of Vascular Cognitive Impairment: a Transcranial Magnetic Stimulation study

Transcranial magnetic stimulation (TMS) highlighted functional changes in dementia, whereas there are few data in patients with Vascular Cognitive Impairment No Dementia (VCI-ND) at risk for cognitive worsening. Similarly, little is known about the neurophysiological impact of Vascular Depression (VD) on deterioration of cognitive functions. We performed a longitudinal TMS study to test whether the presence of depression might affect not only cognition but also the functioning of specific cortical circuits in patients with subcortical vascular damage. In this study, 16 VCI-ND and 11 VD patients, age-matched with 15 healthy controls, underwent a baseline evaluation including clinical-cognitive, neuroimaging and TMS assessment. After approximately two years of follow-up, all participants were prospectively re-evaluated. At baseline, a significant more pronounced intracortical facilitation (ICF) at paired-pulse TMS was found in VCI-ND patients only. Re-evaluation revealed an increase of the global excitability at single-pulse TMS in both VCI-ND and VD. At follow-up, the ICF of VCI-ND become similar to the other groups. Only VD patients showed cognitive deterioration. In conclusion, in VCI-ND specific measures of cortical excitability, namely the high level of ICF found at baseline, suggests an enhanced glutamatergic neurotransmission that might contribute to the preservation of cognitive functioning; conversely, a lack of this hyperfacilitation in VD might be associated with clinical progression. The hyperexcitability to single-pulse TMS observed at follow-up in both group of patients also suggests functional changes in glutamatergic neurotransmission. This suggests that the mechanisms enhancing the risk of dementia in VD might be related either to subcortical changes produced by vascular lesions or to the lack of compensatory functional cortical changes.

La Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) ha messo in luce specifiche alterazioni funzionali in pazienti con demenza. Tuttavia, i dati in soggetti con deterioramento cognitivo vascolare a rischio per demenza (VCI-ND) sono limitati, così come poco è noto sull impatto neurofisiologico della depressione vascolare (VD) nel deterioramento delle funzioni cognitive nell anziano. In questo studio, abbiamo valutato prospetticamente le modificazioni elettrocorticali alla TMS in soggetti con VCI-ND con e senza depressione al fine di verificare se la presenza di sintomatologia depressiva nel contesto della cerebrovasculopatia cronica sottocorticale possa influire negativamente non solo sulle capacità cognitive ma anche sul funzionamento di specifici circuiti cortico-sottocorticali. Sedici soggetti con VCI-ND ed 11 con VD, paragonati a 15 anziani sani di pari età, sono stati sottoposti ad una valutazione di base comprendente l esame clinico-cognitivo, neuroradiologico e TMS. All ingresso, i pazienti con VCI-ND esibivano un aumento della facilitazione intracorticale (ICF) alla TMS a doppio stimolo rispetto agli altri 2 gruppi. Dopo circa 2 anni, tutti i pazienti (con e senza depressione) mostravano un aumento globale dell eccitabilità corticale alla TMS a singolo stimolo; inoltre, l ICF dei VCI-ND risultava ora sovrapponibile agli altri due gruppi. Solo i pazienti depressi si erano deteriorati cognitivamente. In conclusione, specifiche misure di eccitabilità corticale, quale l iperfacilitazione di base dei pazienti con VCI-ND, suggeriscono un aumentata neurotrasmissione glutammatergica che potrebbe contribuire a preservare lo status cognitivo di coloro senza depressione; al contrario, la carenza di facilitazione dei soggetti depressi potrebbe accompagnarsi alla loro progressione clinica. L ipereccitabilità osservata al follow-up potrebbe anch essa essere espressione di modificazioni funzionali dell attività glutammatergica cerebrale, sebbene senza correlazione con la presenza di depressione. I meccanismi neurofisiologici che espongono maggiormente al rischio di demenza i soggetti depressi potrebbero dunque risiedere sia in alterazioni sottocorticali dovuti alla malattia cerebrovascolare sia al deficit di risposte plastico-compensatorie a livello corticale.