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# Biologie# Neurosciences

Lier les protéines sanguines à la performance cognitive

Cette étude examine comment les protéines sanguines affectent la cognition chez des adultes en bonne santé.

Chen Chen, B. Khanthiyong, B. Thaweetee-Sukjai, S. Charoenlappanit, S. Roytrakul, P. Surit, I. Phoungpetchara, S. Thanoi, G. P. Reynolds, S. Nudmamud-Thanoi

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Table des matières

La fonction cognitive, c’est tout ce qui touche aux processus mentaux qui nous aident à rassembler et traiter des infos. Cette fonction peut varier d'une personne à l'autre à cause de plein de facteurs, comme la génétique, l'environnement, l'âge, le genre et le mode de vie. Des études antérieures ont montré que les personnes âgées vivant en communauté peuvent avoir des parcours différents en termes de Capacités cognitives. Même en faisant les mêmes activités physiques, les gens peuvent réagir différemment sur le plan cognitif.

Certains facteurs peuvent interagir de manière complexe et influencer la façon dont les fonctions cognitives varient. Par exemple, la santé auto-évaluée a été identifiée comme un lien entre la satisfaction de vie et la santé mentale et physique chez les personnes âgées. Des recherches antérieures ont également suggéré que les différences de Performance cognitive entre les hommes et les femmes en bonne santé en Thaïlande pourraient être influencées par des processus biologiques liés à l'activité cérébrale et aux hormones.

Cette étude vise à examiner plus en détail comment certaines protéines dans notre sang sont liées aux différences de performance cognitive chez des adultes thaïlandais en bonne santé. Une méthode d'apprentissage automatique, qui utilise des données pour identifier des motifs et faire des prédictions, a été choisie pour cette analyse.

Participants et Données

L'étude a impliqué 199 participants en bonne santé de Thaïlande, âgés de 20 à 70 ans. Des tests cognitifs et des échantillons de sang ont été prélevés sur plusieurs années. Chaque participant a reçu un code pour garantir la confidentialité de son identité. La performance cognitive a été évaluée à l'aide du Wisconsin Card Sorting Test (WCST), qui mesure la flexibilité cognitive, c’est-à-dire la capacité à adapter sa pensée à des situations changeantes. Après avoir terminé le WCST, des échantillons de sang ont été collectés chez chaque sujet pour analyser les protéines.

Le nombre moyen d'erreurs commises par les participants pendant le WCST a été calculé séparément pour les hommes et les femmes, en tenant aussi compte de leur âge. Un certain seuil d'erreurs a été fixé, et ceux qui ont mal performé ont été regroupés en conséquence. L'étude a été menée selon des directives éthiques, et tous les participants ont donné leur consentement écrit pour participer.

Analyse Bioinformatiques

Pour trouver les différentes protéines liées à la performance cognitive, une méthode statistique appelée LIMMA a été utilisée. Plusieurs analyses ont été réalisées pour explorer les voies et fonctions associées à ces protéines. Un réseau d'interactions entre les protéines a été formé. Les résultats ont montré que 213 protéines variaient entre ceux ayant une performance cognitive plus faible et ceux ayant une performance plus élevée. La plupart étaient régulées à la hausse dans le groupe de faible performance.

Une analyse plus poussée a révélé que ces protéines étaient liées à des fonctions biologiques telles que la stabilité des protéines et le développement des projections neuronales. Plusieurs protéines ont également été identifiées comme jouant un rôle dans le déclin cognitif, y compris des protéines clés liées à des processus comme l'inflammation dans le cerveau.

Modèle d'Apprentissage Automatique

Des techniques d'apprentissage automatique ont été appliquées pour analyser les données. L'objectif global était de créer un modèle pour identifier les individus avec une mauvaise performance cognitive sur la base des données protéiques. La méthode choisie pour cette analyse était un modèle de forêt aléatoire. Cette technique utilise plusieurs arbres de décision pour faire des prédictions ou des classifications.

Pendant l'analyse, les données ont été divisées en ensembles de données d'entraînement et de test. D'autres techniques ont été appliquées pour traiter le déséquilibre dans le nombre de participants entre les différents groupes de capacité cognitive. En conséquence, des données synthétiques ont été générées, ressemblant à l'ensemble de données d'origine.

Le processus d'entraînement a impliqué le réglage de paramètres spécifiques liés à la performance du modèle. Le but était d'obtenir une précision élevée, c'est-à-dire de pouvoir distinguer efficacement les groupes en fonction des données fournies.

Mesures de Performance

Pour évaluer le succès du modèle, diverses mesures ont été utilisées. Ces mesures évaluaient à quel point le modèle pouvait classer correctement les participants en fonction de leur performance cognitive. Le modèle a atteint une précision globale d'environ 81,5 %, ce qui signifie qu'il pouvait identifier correctement la plupart des sujets. Bien qu'il ait montré de bons résultats, la sensibilité, qui mesure à quel point il a bien identifié ceux qui avaient de mauvaises performances, était plus faible à 65 %.

Résultats

Les résultats ont indiqué que certaines protéines avaient une influence significative sur la performance cognitive. L'analyse a révélé que MAPK9 était la protéine la plus importante, montrant un lien fort avec les processus de déclin cognitif. D'autres protéines clés impliquées dans des processus liés à l'inflammation et à la neurotransmission étaient également importantes pour le modèle.

Les découvertes suggèrent que des niveaux plus élevés de Neuroinflammation pourraient être liés à une performance cognitive plus faible. Cela s'aligne avec des recherches antérieures indiquant que l'inflammation chronique dans le cerveau pourrait contribuer au déclin cognitif.

Discussion

L'étude met en avant la relation entre certaines protéines dans le sang et la performance cognitive chez des individus en bonne santé. Elle souligne le rôle potentiel de la neuroinflammation comme facteur influençant les capacités cognitives. Le modèle d'apprentissage automatique créé sert d'outil qui peut aider à détecter les individus à risque de déclin cognitif sur la base de Données biologiques.

Bien que les résultats soient prometteurs, plusieurs limites ont été notées. Les critères utilisés pour catégoriser les capacités cognitives pourraient nécessiter une évaluation plus approfondie, et d'autres facteurs affectant la performance cognitive, comme le mode de vie et le statut social, devraient également être pris en compte dans les recherches futures. Les résultats soulignent la complexité de la fonction cognitive et l'importance de l'examiner sous divers angles.

Conclusion

Cette étude visait à lier les profils protéiques sanguins à la performance cognitive dans une population en bonne santé. Les résultats suggèrent un lien entre la neuroinflammation et la variabilité cognitive. En utilisant l'apprentissage automatique, la recherche éclaire des mécanismes biologiques potentiels qui pourraient nous aider à mieux comprendre la fonction cognitive.

Directions Futures

Des recherches supplémentaires sont encouragées pour reproduire les résultats en utilisant différentes méthodes et des échantillons plus larges. Inclure des facteurs plus divers lors de l'étude de la performance cognitive pourrait mener à une compréhension plus complète. Cette recherche ouvre de nouvelles voies pour explorer comment des marqueurs biologiques peuvent aider à prédire le déclin cognitif et améliorer les résultats de santé des populations vieillissantes.

Source originale

Titre: Proteomic associations with cognitive variability as measured by the Wisconsin Card Sorting Test in a healthy Thai population: A machine learning approach

Résumé: Cognitive function is the term for the higher-order mental processes in the brain that gather and process information, and it mirrors brain activity. Cognitive function in adults exhibits variability as a result of genetic and environmental components such as gender, age[1], and lifestyle factors to name a few. Interindividual variability in cognitive trajectories has been observed in community-dwelling older adults across different cognitive domains. Inter-individual variations in cognitive response to identical physical exercise are also evident. This study aimed to explore the association between serum protein expression profiles and one measure of cognitive variability, as measured by the Wisconsin Card Sorting Test (WCST), in a healthy Thai population using a machine learning approach. This study included 199 healthy Thai subjects, ranging in age from 20 to 70 years. Cognitive performance was measured by the WCST, and the WCST % Errors was used to define the lower and higher cognitive ability groups. Serum protein expression profiles were studied by the label-free proteomics method. The Linear Model for Microarray Data (LIMMA) approach in R was utilized to assess differentially expressed proteins (DEPs) between groups; subsequently bioinformatic analysis was performed for the functional enrichment and interaction network analysis of DEPs. A random forest model was built to classify subjects from the lower and higher cognitive ability groups. Cross-validation was used for model performance evaluation. The results showed that, there were 213 DEPs identified between the poor and higher cognition groups, with 155 DEPs being upregulated in the poor cognition group. Those DEPs were significantly enriched in the IL-17 signaling pathway. Furthermore, the analysis of protein-protein interaction (PPI) network revealed that most of the selected DEPs were linked to neuroinflammation-related cognitive impairment. The random forest model achieved a test classification accuracy of 81.5%. The models sensitivity (true positive rate) was estimated to be 65%, and the specificity (true negative rate) was 85.9%. The AUC (0.79) indicates good binary classification performance. The results suggested that a measure of poor WCST performance in healthy Thai subjects might be attributed to higher levels of neuroinflammation.

Auteurs: Chen Chen, B. Khanthiyong, B. Thaweetee-Sukjai, S. Charoenlappanit, S. Roytrakul, P. Surit, I. Phoungpetchara, S. Thanoi, G. P. Reynolds, S. Nudmamud-Thanoi

Dernière mise à jour: 2024-10-25 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620177

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.25.620177.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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