阿尔茨海默病（AD）的特点是，在出现认知障碍之前，淀粉样β（Aβ）和tau病理累积已经发生多年。在疾病的无症状、临床前阶段检测最早的神经退行性变化，不仅对了解疾病机制和进展很重要，而且对改善诊断、分期和监测对治疗干预的反应也很重要。

通过测量水分子在组织内的扩散，扩散加权成像（DWI）提供了在体内评估神经元微观结构的能力，使其在检测与AD病理相关的早期皮质变化方面可能比传统的T1加权结构成像更敏感。

最近在多壳DWI（multi-shell）采集和多室建模技术方面的进展大大改善了研究皮质微观结构的能力。神经元定向弥散和密度成像（NODDI）就是这样一种多室技术，其中复合弥散信号由三个微观结构室建模：各向同性弥散（即自由水）、细胞内弥散（神经元内高度限制的弥散）和细胞外弥散（神经元外阻碍的弥散）。

这些子成分被用来计算两个定量的微结构指标。1）神经元密度指数（NDI），或细胞内（神经元）扩散的体积分数，和（2）方向分散指数（ODI），反映神经元的一致性程度。

NODDI的一个重要方面是对自由水（包括脑脊液[CSF]）进行建模，这有助于解释部分体积效应（partial volume effects），使其特别适合于研究皮质微结构，尤其是在神经退行性疾病中。

以前的研究使用NODDI模型调查临床AD的皮层微观结构改变，表明在年轻发病和散发性AD参与者中，广泛的皮层区域的NDI和ODI都较低。此外，轻度认知障碍（MCI）的参与者在AD早期受影响的几个关键区域有较低的皮质NDI，但没有皮质厚度，这表明NDI可能是在可测量的皮质萎缩之前发生的皮质微结构改变的敏感标志。

然而，皮质NDI的微观结构是否与认知障碍发生前的AD病理有关仍有待确定。

藉此，美国威斯康辛大学的Nicholas M. Vogt等人，利用219名认知障碍者的神经影像（NODDI和T1加权磁共振成像[MRI]）和脑脊液（CSF），测试了CSF淀粉样β（Aβ）42/Aβ40和磷酸化tau（p-tau）对皮质NODDI指标和皮质厚度的主要和交互影响。

他们发现， Aβ42/Aβ40 × p-tau对皮质神经元密度指数（NDI）有明显的交互作用，但对取向分散指数或皮质厚度没有影响。这些互动效应的方向性表明。(1) 在CSF p-tau较低的个体中，较大的淀粉样蛋白负担与较高的皮质NDI相关；(2) 淀粉样蛋白和p-tau负担较大的个体，其皮质NDI较低，与皮质神经退行性改变一致。

这个研究的重要意义在于，发现了NDI是早期皮质变化的一个特别敏感的标志，这些变化发生在严重萎缩或认知障碍发展之前。

原文出处；
Vogt NM, Hunt JFV, Adluru N, Ma Y, Van Hulle CA, Iii DCD, Kecskemeti SR, Chin NA, Carlsson CM, Asthana S, Johnson SC, Kollmorgen G, Batrla R, Wild N, Buck K, Zetterberg H, Alexander AL, Blennow K, Bendlin BB. Interaction of amyloid and tau on cortical microstructure in cognitively unimpaired adults. Alzheimers Dement. 2021