Voxel-based morphometry in Alzheimers disease and mild cognitive impairment: Systematic review of studies addressing the frontal lobe

Abstract

ABSTRACT Voxel-based morphometry (VBM) is a useful approach for investigating neurostructural brain changes in dementia. We systematically reviewed VBM studies of Alzheimer's disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI), specifically focusing on grey matter (GM) atrophy in the frontal lobe. Methods: Two searches were performed on the Pubmed database. A set of exclusion criteria was applied to ensure the selection of only VBM studies that directly investigated GM volume abnormalities in AD and/or MCI patients compared to cognitively normal controls. Results: From a total of 46 selected articles, 35 VBM studies reported GM volume reductions in the frontal lobe. The frontal subregions, where most of the volume reductions were reported, included the inferior, superior and middle frontal gyri, as well as the anterior cingulate gyrus. We also found studies in which reduced frontal GM was detected in MCI patients who converted to AD. In a minority of studies, correlations between frontal GM volumes and behavioural changes or cognitive deficits in AD patients were investigated, with variable findings. Conclusion: Results of VBM studies indicate that the frontal lobe should be regarded as an important brain area when investigating GM volume deficits in association with AD. Frontal GM loss might not be a feature specific to late AD only. Future VBM studies involving large AD samples are warranted to further investigate correlations between frontal volume deficits and both cognitive impairment and neuropsychiatric symptoms.

RESUMO Morfometria baseada em voxel (MBV) é uma abordagem útil para investigar mudanças neuroestruturais no cérebro em demência. Revisamos sistematicamente estudos de MBV de doença de Alzheimer (DA) e comprometimento cognitivo leve (CCL), focando especificamente na atrofia de matéria cinzenta (MC) no lobo frontal. Métodos: Duas pesquisas foram realizadas na base de dados do Pubmed. Critérios de exclusão foram utilizados para assegurar a seleção somente de estudos de MBV que investigassem diretamente anormalidades de volume de MC em pacientes com DA e/ou CCL comparados com controles de cognição normal. Resultados: De um total de 46 artigos selecionados, 35 estudos de MBV reportaram reduções de volume de MC no lobo frontal. As sub-regiões frontais em que a maioria das reduções de volume foram encontradas incluem os giros frontais inferior, superior e médio, bem como o giro do cíngulo anterior. Também acharam-se perdas de MC em pacientes com CCL que desenvolveram DA. Uma menor parte dos estudos investigou correlações entre volumes de MC frontal e mudanças comportamentais ou déficits cognitivos em DA, com achados variáveis. Conclusão: Os resultados de estudos de MBV indicam que o lobo frontal deve ser visto como uma importante área cerebral quando da investigação de déficits de volume de MC em associação com DA. Perda de MC frontal pode não ser uma característica apenas de DA tardia. Estudos de MBV futuros com grandes amostras de pacientes com DA são necessários para investigar mais a fundo a relação entre déficits de volume frontal e sintomas de comprometimento cognitivo e neuropsiquiátricos.