Background: The entorhinal cortex (ERC) has become a center of growing interest since the description of ERC neurons especially encoding for spatial navigation and spatial memory. In rodents, those cells are particularly found in the medial side of the ERC. Studies in humans are limited, in particular there is no study clearly identifying the homolog of the rodent medial ERC in humans so far. Objective: Brodmann areas (BA) 34 and 28 are major components of the ERC in humans. The aim of this study was to evaluate whether BA 34 or BA 28 might be considered the homolog to the medial ERC in rodents with respect to spatial navigation abilities, and to evaluate the role of MRI and FDG-PET in the exploration of both regions in relation to spatial orientation in patients with mild cognitive impairment (MCI). Methods: Patients with MCI from the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) were included if they had the entire visuospatial (VISSPAT) ability scores of the Everyday Cognition (ECog) test as well as high-resolution T1-weighted MRI and brain FDG-PET performed within 30 days of the ECog test. Grey matter volume and FDG uptake in each of ERC Brodmann areas (BA 34 and BA 28) were calculated from MRI and FDG-PET using predefined standard masks of BA 34 and BA 28. Regression and multivariate analyses of covariance were employed for statistical analyses. Results: The eligibility criteria were fulfilled by 379 MCI patients. Amongst all studied subdomains assessed by the ECog test, only spatial navigation performance, as characterized by the self-reported VISSPAT sum score, was correlated with the integrity of BA 34 (grey matter volume but not FDG uptake). None of the ECog subscores was correlated with BA 28 integrity (neither grey matter volume nor FDG uptake). Conclusion: Impairment of orientation skills and spatial memory in MCI is more strongly associated with atrophy of BA 34 compared to BA 28, suggesting that BA 34 rather than BA 28 is the human homolog of the rodent medial ERC with respect to spatial orientation abilities. Spatial orientation performance was not associated with glucose metabolism in BA 34, presumably due to higher between-subjects variability of (partial volume-corrected) FDG uptake in BA 34 used to characterize its glucose metabolism.
Hintergrund: Der entorhinale Kortex (ERC) ist seit der Beschreibung von ERC- Neuronen, die insbesondere für die räumliche Navigation und das räumliche Gedächtnis kodieren, von zunehmenden Interesse. Bei Nagetieren befinden sich diese Zellen insbesondere im medialen Teil des ERC. Studien am Menschen sind begrenzt, insbesondere gibt es bisher keine Studie, die das Homolog des medialen ERC von Nagern beim Menschen eindeutig identifiziert. Ziel: Die Brodmann-Areale (BA) 34 und 28 sind wesentliche Bestandteile des ERC bei Menschen. Das Ziel dieser Studie war es zu testen, ob BA 34 oder BA 28 in Bezug auf die räumlichen Navigationsfähigkeiten als Homolog des medialen ERC bei Nagetieren angesehen werden können, und die Bedeutung der MRT und FDG-PET für die Exploration der beiden Hirnareale bei Patienten mit leichter kognitiver Beeinträchtigung zu evaluieren. Methoden: Patienten mit leichter kognitiver Beeinträchtigung aus der Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) wurden eingeschlossen, wenn sie einen vollständigen visuellen (VISSPAT) Fähigkeitsscore des Everyday Cognition (ECog)-Tests sowie hochauflösende T1-gewichtete MRT und FDG-PET Bilder des Gehirns aufwiesen, die innerhalb von 30 Tagen nach dem ECog-Test erstellt wurden. Das Volumen der grauen Substanz und die FDG-Aufnahme in BA 34 und BA 28 wurden aus MRT und FDG-PET Bildern unter Verwendung vordefinierter Standardmasken von BA 34 und BA 28 berechnet. Für die statistische Analyse wurden Regressions- und multivariate Kovarianzanalysen eingesetzt. Ergebnisse: Die Auswahlkriterien wurden von 379 MCI-Patienten erfüllt. Von allen durch den ECog-Test bewerteten Subdomänen korrelierte nur die räumliche Navigationsleistung aus dem selbst berichteten VISSPAT- Summenscore mit der Integrität von BA 34 (Volumen der grauen Hirnsubstanz, aber nicht FDG-Aufnahme). Keiner der ECog-Subscores war mit der BA 28- Integrität korreliert (weder das Volumen der grauen Substanz noch die FDG- Aufnahme). Schlussfolgerung: Die Beeinträchtigung der Orientierungsfähigkeit und des räumlichen Gedächtnisses bei MCI ist stärker mit einer Atrophie von BA 34 im Vergleich zu BA 28 verbunden, was darauf hindeutet, dass BA 34 und nicht BA 28 das menschliche Homolog des medialen ERC von Nagetieren in Bezug auf räumliche Navigationsfähigkeiten ist. Die räumliche Navigationsleistung war nicht mit dem Glukosestoffwechsel in BA 34 korreliert, vermutlich aufgrund der höheren Variabilität der (teilweise volumenkorrigierten) FDG-Aufnahme in BA 34, die zur Charakterisierung des Glukosestoffwechsels verwendet wurde.
