Visuospatial abilities in normal and pathological aging: cognitive processes and neuroimaging correlates

The field of spatial cognition has been evolving rapidly over the last few years, driven by convergence of results from both basic and clinical research. Spatial ability is involved in many cognitive tasks typically performed in everyday life, so it is important to accurately define and assess spatial ability in the context of everyday life. Recent studies also suggest that spatial abilities decline with normal aging, but it is not yet clear which spatial components decline during normal age-related cognitive decline, which are preserved, and at what point the spatial deficits become severe enough to suggest MCI or another degenerative disease. The main goal of my research projects, developed in three studies, was to investigate different components of spatial ability in a population of healthy older people, in individuals affected by mild cognitive impairment, and in autopsy-verified patients with dementia, in order to (a) develop new, more ecological instruments for the assessment of spatial abilities, (b) verify whether the assessment of spatial abilities may help in discriminating between MCI and controls and be used as a marker of the onset of AD, and (c) be used in differential diagnosis between Alzheimer's Disease and Dementia with Lewy bodies. In Study 1, results confirm the a priori hypothesis, ascertaining the reliability of these new spatial tests in measuring different components of spatial abilities: object memory, simultaneous spatial memory and sequential spatial memory. In the second study, the discriminant analyses revealed an elevated discriminative power of the new spatial battery in identifying MCI. Neuroimaging findings showed that MCI patients present a higher level of cortical atrophy in memory-related regions and a different pattern of brain correlation between visuospatial abilities and grey matter values compared with healthy elderly controls. Finally, results of Study 3 suggest that disproportionately severe visuospatial deficits, which are known to be prevalent in DLB patients, also extend to visuoperceptual abilities that do not involve construction or motor manipulation. This deficit reflects primarily Lewy Body pathology and is not related to the degree of concomitant AD pathology. All of this evidence supports the main idea that visuospatial evaluation should have a greater role in normal and pathological aging, in understanding the daily life abilities of healthy older people, in completing the diagnostic process of MCI, and also helping in the differential diagnosis between different types of dementia.

Le abilità spaziali sono coinvolte in molte attività della vita quotidiana, pertanto risulta importante valutarle e comprendere le sue ripercussioni nella vita di tutti i giorni. Recenti studi suggeriscono che le abilità spaziali peggiorano nell'invecchiamento normale, ma non è chiaro quali specifiche componenti declinano all'aumentare dell'età, quali sono preservate e quando il deficit spaziale diventa così severo da suggerire la presenza di un disturbo cognitivo lieve o di patologia degenerativa. L'obiettivo principale della mia tesi di dottorato, sviluppata in tre diversi studi, è quello di esplorare lo sviluppo di deficit nelle abilità spaziali in una popolazione di anziani con invecchiamento normale, anziani con lieve compromissione cognitiva e pazienti con demenza degenerativa. Lo scopo della presente ricerca è dunque quello di a) sviluppare nuovi strumenti ecologici che ci consentano di valutare diverse componenti delle abilità spaziali, b) verificare se la valutazione delle abilità spaziali può aiutare nel discriminare tra compromissione cognitiva lieve e invecchiamento normale e se può essere considerata “marker” di demenza, c) valutare se le abilità spaziali possono giocare un ruolo e aiutare nella diagnosi differenziale tra Demenza di Alzheimer e Demenza a corpi di Lewy. I risultati dello Studio 1 confermano le ipotesi a priori, sottolineando l’efficacia di questi nuovi test spaziali nel misurare diverse componenti delle abilità spaziali: memoria di oggetti, memoria spaziale simultanea e memoria spaziale sequenziale. I risultati dello Studio 2 mostrano un elevato potere discriminativo delle nuove prove spaziali nel distinguere tra invecchiamento normale e compromissione cognitiva lieve. Inoltre, i dati di neuroimaging mostrano un diverso pattern di correlazioni tra deficit spaziali e materia grigia nei due gruppi. Infine, i risultati dello studio 3 mostrano deficit quantitativamente diversi tra il gruppo di pazienti con Demenza a corpi di Lewy e il gruppo di pazienti con Alzheimer in un test che valuta l'abilità visuopercettiva e che non richiede una manipolazione motoria. Si è dunque dimostrato che questo specifico deficit riflette un quadro di Demenza a corpi di Lewy ed è, invece, meno correlato con la patologia di Alzheimer. Tutte queste evidenze supportano l’idea che la valutazione delle abilità spaziali giochi un ruolo fondamentale nell’invecchiamento sia normale che patologico.