Dokument: Multimodal MRI, Lifestyle, and Cognition in Aging: Mechanisms and Predictive Models

Titel:	Multimodal MRI, Lifestyle, and Cognition in Aging: Mechanisms and Predictive Models
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=73886
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20260713-161837-1
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Zhang, Mingxian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 13,21 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 08.07.2026 / geändert 08.07.2026
Beitragende:	Prof. Dr. Dr. Caspers, Svenja [Gutachter] Prof. Dr. Dragano, Nico [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Kognitives Altern ist durch eine erhebliche interindividuelle Variabilität gekennzeichnet, die sich in Unterschieden der Hirnorganisation sowie gesundheitsbezogenen und psychosozialen Faktoren widerspiegelt. Diese Dissertation untersucht systematisch die Zusammenhänge zwischen Gehirnmerkmalen, Lebensstil-/psychosozialen Faktoren und Kognition in drei komplementären Studien, die Assoziation, Mechanismus und Vorhersage adressieren. Die erste Studie untersuchte, wie interindividuelle Variabilität (inter-IV) der strukturellen (SC) und funktionellen Konnektivität (FC) mit Lebensstil-/psychosozialen Faktoren und kognitiver Leistung bei älteren Erwachsenen zusammenhängt. Die Ergebnisse zeigten, dass eine höhere inter-IV der Konnektivität mit ungesünderen Lebensstilmustern und geringerer kognitiver Leistung – einschließlich episodischem Gedächtnis und exekutiver Kontrolle – assoziiert war, wobei sich unterschiedliche Muster über das Altersspektrum hinweg zeigten, was mit der revidierten Scaffolding Theory of Aging and Cognition (STAC-r) vereinbar ist. Aufbauend auf diesen Befunden prüfte die zweite Studie, ob inter- und intraindividuelle Variabilität (inter- und intra-IV) den Zusammenhang zwischen der Segregation von Hirnnetzwerken und exekutiver Kontrolle vermittelt. Indirekte Effekte unter Einbezug von inter-IV variierten über Netzwerke hinweg und in Abhängigkeit vom Alter, insbesondere in der strukturellen Konnektivität, während intra-IV in der funktionellen Konnektivität schwächere und stärker netzwerkspezifische Zusammenhänge aufwies. Diese Befunde präzisieren unser Verständnis der Netzwerkreorganisation im Alter und sind grundsätzlich mit der Dedifferenzierungshypothese der Alterung vereinbar. Die dritte Studie untersuchte, ob Gehirnmerkmale, die kombinierte Lebensstil- und psychosoziale Muster abbilden, die Vorhersage kognitiver Leistung verbessern. Modelle, die mehrere solcher Faktoren integrierten, übertrafen solche mit einzelnen Faktoren, blieben jedoch hinter einem vollständig datengetriebenen auf einer Hauptkomponentenanalyse basierenden Modell zurück. Dies deutet auf einen moderaten prädiktiven Mehrwert, der extern validiert werden muss, hin. Aus der Perspektive individueller Unterschiede entwickeln diese Studien gemeinsam ein kohärentes Rahmenkonzept zur Verknüpfung neuronaler, nicht-neuronaler und kognitiver Faktoren und legen ein vorläufiges Modell zur Vorhersage spezifischer kognitiver Funktionen vor, das Ansatzpunkte für zukünftige Forschung zur personalisierten kognitiven Gesundheit bietet. Cognitive aging is characterized by substantial individual variability, reflected in differences in brain organization as well as health-related and psychosocial factors. This dissertation systematically examines the relationships among brain characteristics, lifestyle/psychosocial factors, and cognition through three complementary studies addressing association, mechanism, and prediction. The first study examined how inter-individual variability (inter-IV) in structural (SC) and functional connectivity (FC) relates to lifestyle/psychosocial factors and cognitive performance in older adults. Results showed that greater inter-IV of connectivity is associated with less healthy lifestyle patterns and poorer cognitive performance, including episodic memory and executive control, with distinct patterns across age subgroups, supporting the Scaffolding Theory of Aging and Cognition – revised (STAC-r). Building on these findings, the second study investigated whether inter- and intra-individual variability (inter- and intra-IV) mediate the relationship between large-scale network segregation and executive control. Indirect effects involving inter-IV were not uniform across networks and varied as a function of age within the sample, particularly in structural connectivity, whereas intra-IV exhibited weak and network-restricted associations in functional connectivity. These findings refine our understanding of age-related network reorganization and are broadly consistent with the Dedifferentiation Hypothesis. The third study evaluated whether MRI features reflecting composite lifestyle and psychosocial patterns improve the prediction of cognitive performance. We found that brain models incorporating multiple such factors outperformed brain features based solely on the effects of individual factors but did not surpass a fully data-driven model that reduces brain features using principal component analysis. This suggests that integrating diverse lifestyle and psychosocial information and multimodal brain features yields modest predictive value and requires external validation. From the perspective of individual differences, these studies collectively construct a coherent framework linking multiple factors, including brain, non-brain, and cognitive factors, while preliminarily establishing an integrated model for predicting specific cognitive functions, and provide important insights for future personalized cognitive health research.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Anatomie I
Dokument erstellt am:	13.07.2026
Dateien geändert am:	13.07.2026
Promotionsantrag am:	24.03.2026
Datum der Promotion:	30.06.2026