Evidence that intrinsic brain connectivity moderates the association between gait and neurocognitive function in people living with HIV

तकनीकी सारांश: साक्ष्य कि अंतर्निहित मस्तिष्क कनेक्टिविटी (intrinsic brain connectivity), एचआईवी के साथ जीवित रहने वाले लोगों में चाल (gait) और न्यूरोकॉग्निटिव फंक्शन के बीच के संबंध को नियंत्रित करती है

समस्या विवरण
एचआईवी के साथ जीवित रहने वाले लोग (PLWH) एचआईवी-जुड़े मस्तिष्क की चोट (HABI) का अनुभव करते हैं, जो अक्सर त्वरित उम्र बढ़ने और न्यूरोकॉग्निटिव हानि (NCI) से जुड़ी होती है। हालांकि PLWH में धीमी चाल की गति (gait speed) को NCI के एक संभावित नैदानिक संकेत के रूप में पहचाना गया है, लेकिन इस जुड़ाव के पीछे के तंत्रों को अभी तक पूरी तरह से समझा नहीं जा सका है, विशेष रूप से कम और मध्यम आय वाले देशों (LMIC) के संदर्भ में जहाँ संसाधन-गहन संज्ञानात्मक स्क्रीनिंग चुनौतीपूर्ण है। मौजूदा साहित्य सुझाव देता है कि वृद्ध वयस्कों में, चाल की गति और संज्ञानात्मक कार्य आपस में मिलते हैं क्योंकि जैसे-जैसे स्वचालित मोटर नियंत्रण कम होता है, उच्च-स्तरीय कार्यात्मक नेटवर्क, विशेष रूप से फ्रंटोपैरिएटल नेटवर्क (FPN), की भर्ती होती है। इस अध्ययन का उद्देश्य यह परीक्षण करना है कि क्या चाल की गति मध्य आयु वाले PLWH में संज्ञानात्मक कमियों से जुड़ी है, क्या यह स्वस्थ वृद्ध वयस्कों में देखे गए पैटर्न को दर्शाती है, और क्या अंतर्निहित कार्यात्मक कनेक्टिविटी की असामान्यताएं HABI के एक मार्कर के रूप में इन संबंधों को नियंत्रित करती हैं।

कार्यप्रणाली
इस अध्ययन में दक्षिण अफ्रीका के केप टाउन के खयेलितशा के एक सामुदायिक स्वास्थ्य केंद्र से एकत्रित किए गए एक समूह के डेटा का द्वितीयक विश्लेषण (secondary analysis) किया गया। प्राथमिक नमूने में 39 प्रतिभागी (17 PLWH और 22 एचआईवी-नेगेटिव नियंत्रण समूह) शामिल थे जिनकी औसत आयु लगभग 39 वर्ष थी। HABI के निष्कर्षों की वैधता सुनिश्चित करने के लिए, PLWH प्रतिभागियों को या तो एंटीरेट्रोवाइरल थेरेपी (ART)-अनजान (naïve) रखा गया या वे एक महीने से कम समय से ART पर थे।

• नैदानिक और व्यवहार संबंधी मूल्यांकन: प्रतिभागियों का एक व्यापक न्यूरोकॉग्निटिक बैटरी परीक्षण किया गया जिसे खोसा (Xhosa) भाषा में अनुवादित किया गया था, जिसमें सात डोमेन का मूल्यांकन किया गया: प्रसंस्करण की गति (speed of processing), भाषा, कार्यकारी कार्य (executive function), विलंबित स्मृति (delayed recall), सीखना, कार्यशील स्मृति (working memory), और मोटर कार्य। इन डोमेन से एक वैश्विक न्यूरोकॉग्निटिव स्कोर प्राप्त किया गया। चाल की गति को 20 गज की दौड़ (10 गज बाहर और वापस) के माध्यम से मापा गया, जिसमें तीन परीक्षणों का औसत समय दर्ज किया गया।
• न्यूरोइमेजिंग: प्रतिभागियों के एक उपसमूह (11 PLWH और 11 एचआईवी-नेगेटिव नियंत्रण) का 3T सीमेंस स्काईरा (Siemens Skyra) स्कैनर पर रेस्टिंग-स्टेट फंक्शनल एमआरआई (rs-fMRI) किया गया। डेटा को HALFpipe पाइपलाइन का उपयोग करके प्रीप्रोसेस किया गया था, जिसमें मोशन करेक्शन (ICA-AROMA, aCompócR) और स्थानिक स्मूथिंग (spatial smoothing) शामिल था।
• कनेक्टिविटी विश्लेषण: अंतर्निहित कार्यात्मक कनेक्टिविटी का आकलन Yeo et al. (2011) द्वारा परिभाषित सात कैनोनिकल रेस्टिंग-स्टेट नेटवर्क्स (RSNs) के बीजों (seeds) का उपयोग करके किया गया, जिसमें सिग्नल क्षीणन (signal attenuation) के मुद्दों के कारण लिम्बिक नेटवर्क को छोड़ दिया गया। अध्ययन ने विशेष रूप से FPN के भीतर-नेटवर्क कनेक्टिविटी पर ध्यान केंद्रित किया, और कनेक्टिविटी तथा चाल/संज्ञानात्मक स्कोर के बीच अंतर को परीक्षण करने के लिए एक मल्टीवेरिएट रिग्रेशन फ्रेमवर्क (AFNI FATCAT टूलबॉक्स) का उपयोग किया।
• पुनरावृत्ति (Replication): निष्कर्षों को संदर्भ देने के लिए, वृद्ध अमेरिकी वयस्कों (National Social Life, Health, and Aging Project; NSHAP, N=3196) के एक बड़े, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध डेटासेट का उपयोग करके चाल की गति और न्यूरोकॉग्निटिव प्रदर्शन के बीच के संबंध को दोहराया गया।

मुख्य परिणाम

• चाल और संज्ञान का संबंध: LMIC समूह में, धीमी चाल की गति (लंबा समय) ने PLWH उपसमूह के भीतर निम्न वैश्विक न्यूरोकॉग्निटिव स्कोर की महत्वपूर्ण भविष्यवाणी की ($t = -3.12, p < 0.008$)। यह संबंध आयु और लिंग के समायोजन के बाद कुल नमूने में भी देखा गया। महत्वपूर्ण रूप से, इस संबंध को NSHAP समूह के स्वस्थ वृद्ध वयस्कों में भी दोहराया गया, जो विभिन्न आबादी में चाल के समय और संज्ञानात्मक प्रदर्शन के बीच एक मजबूत नकारात्मक संबंध की पुष्टि करता है।
• डोमेन विशिष्टता: द्विविचर विश्लेषण (Bivariate analyses) से पता चला कि धीमी चाल पूरे नमूने में स्मृति, भाषा, सीखने और मोटर डोमेन में खराब प्रदर्शन से महत्वपूर्ण रूप से जुड़ी हुई थी। बोनफेरोनी सुधार (Bonferroni correction) के बाद, स्मृति के साथ संबंध महत्वपूर्ण बना रहा। विशेष रूप से PLWH उपसमूह में, स्मृति और मोटर फंक्शन के लिए महत्वपूर्ण संबंध पाए गए।
• तंत्र संबंधी मॉडरेशन (FPN कनेक्टिविटी): अध्ययन ने फ्रंटोपैरिएटल नेटवर्क (FPN) की अंतर्निहित कनेक्टिविटी के संबंध में एचआईवी स्थिति और चाल के समय के बीच एक महत्वपूर्ण इंटरेक्शन की पहचान की। विशेष रूप से, PLWH में, धीमी चाल की गति और कम कार्यकारी कार्य स्कोर, राइट इन्फीरियर फ्रंटल गाइरस (r. IFG) से जुड़ी परिवर्तित कनेक्टिविटी पैटर्न से विशिष्ट रूप से जुड़े थे।
  • PLWH में, धीमी चाल और कमजोर कार्यकारी कार्य, r. IFG और राइट प्रीसेंट्रल गाइरस के बीच कम कनेक्टिविटी से संबंधित थे।
  • इसके विपरीत, PLWH में, इन समान कमियों का संबंध r. IFG और लेफ्ट इन्फीरियर पैरिएटल लोब के बीच अधिक कनेक्टिविटी से था।
  • ये विशिष्ट कनेक्टिविटी-चाल/संज्ञान संबंध एचआईवी-नेगेटिव नियंत्रण समूह में नहीं देखे गए।
• नेटवर्क विशिष्टता: FPN पर एचआईवी स्थिति का मॉडरेटिंग प्रभाव विशिष्ट था; मूल्यांकन किए गए अन्य पांच RSNs के लिए कोई महत्वपूर्ण इंटरेक्शन नहीं पाया गया।

महत्व और दावे
लेखकों का दावा है कि उनके निष्कर्ष दो स्वतंत्र डेटासेट (एक LMIC, एक उच्च-आय वाला) में पहला साक्ष्य प्रदान करते हैं कि चाल की गति PLWH में न्यूरोकॉग्निटिक फंक्शन का एक मजबूत संकेतक है, जो स्वस्थ उम्र बढ़ने के पैटर्न को दर्शाता है। अध्ययन का तर्क है कि FPN की अखंडता, विशेष रूप से राइट इन्फीरियर फ्रंटल गाइरस, PLWH में चाल और कार्यकारी कार्य के बीच के संबंध को नियंत्रित (mediate) करती है।

शोध यह सुझाव देता है कि PLWH में देखी गई कनेक्टिविटी का पैटर्न—विशेष रूप से फ्रंटल और पैरिएटल क्षेत्रों के बीच परिवर्तित कपलिंग—इंद्रियगत क्षतिपूर्ति तंत्र (compensatory mechanisms) की कमी को दर्शा सकता है। लेखकों का प्रस्ताव है कि PLWH में सफल प्रदर्शन के लिए मोटर-विशिष्ट क्षेत्रों के पक्ष में फ्रंटोपैरिएटल नेटवर्क के विलगन (disengagement) पर निर्भरता हो सकती है, जबकि समझौताकृत FPN कार्य रोगियों को नुकसान पहुँचाता है। फलस्वरूप, अध्ययन संसाधन-सीमित सेटिंग्स में HABI के लिए एक स्क्रीनिंग टूल के रूप में सरल, गैर-आक्रामक चाल परीक्षणों की उपयोगिता पर जोर देता है। निष्कर्ष इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं कि एचआईवी-जुड़ा त्वरित बुढ़ापा (accentuated aging), इस नैदानिक आबादी में असामान्य FPN कनेक्टिविटी को खराब कार्यकारी कार्य और धीमी चाल की गति से जोड़ने वाले तंत्र के रूप में कार्य करता है।

लेखक कारणता (causality) के संबंध में एक मध्यम स्वर बनाए रखते हैं, यह नोट करते हुए कि हालांकि निष्कर्ष HABI के अनुरूप हैं, लेकिन अध्ययन में नियंत्रित न किए गए अन्य कारक संज्ञानात्मक गिरावट में योगदान दे सकते हैं। वे सीमाओं को भी स्वीकार करते हैं, जिसमें rs-fMRI विश्लेषण के लिए छोटा नमूना आकार शामिल है जिसने इंटरेक्शन का पता लगाने के लिए सांख्यिकीय शक्ति को सीमित किया, और चयन मानदंडों के बावजूद ART एक्सपोजर प्रभावों को पूरी तरह से समझाने में असमर्थता शामिल है।