ABSTRACT Here, we investigated whether fractional anisotropy (FA) of hippocampus-relevant white-matter tracts mediates the association between baseline Mediterranean diet adherence (MeDiAd) and verbal episodic memory over four years. Participants were healthy older adults with and without subjective cognitive decline and patients with amnestic mild cognitive impairment from the DELCODE cohort study ( n = 376; age: 71.47 ± 6.09 years; 48.7% female). MeDiAd and diffusion data were obtained at baseline. Verbal episodic memory was assessed at baseline and four yearly follow-ups. The associations between baseline MeDiAd and white matter, and verbal episodic memory’s mean and rate of change over four years were tested with latent growth curve modeling. Baseline MeDiAd was associated with verbal episodic memory four years later (95% confidence interval, CI [0.01, 0.32]) but not with its rate of change over this period. Baseline Fornix FA mediated – and, thus, explained – that association (95% CI [0.002, 0.09]). Fornix FA may be an appropriate response biomarker of Mediterranean diet interventions on verbal memory in older adults.

In mammals, the hippocampus, entorhinal, perirhinal, and parahippocampal cortices (i.e., core regions of the human medial temporal lobes, MTL) are locally interlaced with the adjacent amygdala nuclei at the structural and functional levels. At the global brain level, the human MTL has been described as part of the default mode network whereas amygdala nuclei as parts of the salience network, with both networks forming collectively a large-scale brain system supporting allostatic-interoceptive functions. We hypothesized (i) that intrinsic functional connectivity of slow activity fluctuations would reveal human MTL subsystems locally extending to the amygdala; and (ii) that these extended local subsystems would be globally embedded in large-scale brain systems supporting allostatic-interoceptive functions. From the resting-state fMRI data of three independent samples of cognitively healthy adults (one main and two replication samples: Ns = 101, 61, and 29, respectively), we analyzed the functional connectivity of fluctuating ongoing BOLD-activity within and outside the amygdala-MTL in a data-driven way using masked independent component and dual-regression analyses. We found that at the local level MTL subsystems extend to the amygdala and are functionally organized along the longitudinal amygdala-MTL axis. These subsystems were characterized by a consistent involvement of amygdala, hippocampus, and entorhinal cortex, but a variable participation of perirhinal and parahippocampal regions. At the global level, amygdala-MTL subsystems selectively connected to salience, thalamic-brainstem, and default mode networks−the major cortical and subcortical parts of the allostatic-interoceptive system. These results provide evidence for integrated amygdala-MTL subsystems in humans, which are embedded within a larger allostatic-interoceptive system.

Phasic alerting cues temporarily increase the brain's arousal state. In younger and older participants, visual processing speed in a whole report task, estimated based on the theory of visual attention (TVA), is increased in cue compared to no-cue conditions. The present study assessed whether older participants' ability to profit from warning cues is related to iFC in the cingulo-opercular and/or right fronto-parietal network. We obtained resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) data from 31 older participants. By combining an independent component analysis and dual regression, we investigated iFC in both networks. A voxel-wise multiple regression in older participants revealed that higher phasic alerting effects on visual processing speed were significantly associated with lower right fronto-parietal network iFC. We then compared healthy older participants to a previously reported sample of healthy younger participants to assess whether behaviour-iFC relationships are age group specific. The comparison revealed that the association between phasic alerting and cingulo-opercular network iFC is significantly lower in older than in younger adults. Additionally, it yielded a stronger association between phasic alerting and right fronto-parietal network iFC in older versus younger participants. The results support a particular role of the right fronto-parietal network in maintaining phasic alerting capabilities in aging.

Abstract Cognitive complaints of attention/concentration problems are highly frequent in older adults with subjective cognitive decline (SCD). Functional connectivity in the cingulo-opercular network (CON-FC) supports cognitive control, tonic alertness, and visual processing speed. Thus, those complaints in SCD may reflect a decrease in CON-FC. Frontal white-matter tracts such as the forceps minor exhibit age- and SCD-related alterations and, therefore, might influence the CON-FC decrease in SCD. Here, we aimed to determine whether SCD predicts an impairment in CON-FC and whether neurite density in the forceps minor modulates that effect. To do so, we integrated cross-sectional and longitudinal analyses of multimodal data in a latent growth curve modeling approach. Sixty-nine healthy older adults (13 males; 68.33 ± 7.95 years old) underwent resting-state functional and diffusion-weighted magnetic resonance imaging, and the degree of SCD was assessed at baseline with the memory functioning questionnaire (greater score indicating more SCD). Forty-nine of the participants were further enrolled in two follow-ups, each about 18 months apart. Baseline SCD did not predict CON-FC after three years or its rate of change ( p -values > 0.092). Notably, however, the forceps minor neurite density did modulate the relation between SCD and CON-FC (intercept; b = 0.21, 95% confidence interval, CI, [0.03, 0.39], p = 0.021), so that SCD predicted a greater CON-FC decrease in older adults with relatively lower neurite density in the forceps minor. The neurite density of the forceps minor, in turn, negatively correlated with age. These results suggest that CON-FC alterations in SCD are dependent upon the forceps minor neurite density. Accordingly, these results imply modifiable age-related factors that could help delay or mitigate both age and SCD-related effects on brain connectivity.

Abstract Visual information processing requires an efficient visual attention system. The neural theory of visual attention (TVA) proposes that visual processing speed depends on the coordinated activity between frontoparietal and occipital brain areas. Previous research has shown that the coordinated activity between (i.e., functional connectivity, ‘inter-FC’) cingulo-opercular (COn) and right-frontoparietal (RFPn) networks is linked to visual processing speed. However, evidence for how inter-FC of COn and RFPn with visual networks links to visual processing speed is still missing. Forty-eight healthy human adult participants (27 females) underwent resting-state (rs-)fMRI and performed a whole-report psychophysical task. To obtain inter-FC, we analyzed the entire frequency range available in our rs-fMRI data (i.e., 0.01-0.4 Hz) to avoid discarding neural information. Following previous approaches, we analyzed the data across frequency bins (Hz): Slow-5 (0.01-0.027), Slow-4 (0.027-0.073), Slow-3 (0.073-0.198), and Slow-2 (0.198-0.4). We used the mathematical TVA framework to estimate an individual, latent-level visual processing speed parameter. We found that visual processing speed was negatively associated with inter-FC between RFPn and visual networks in Slow-5 and Slow-2, with no corresponding significant association for inter-FC between COn and visual networks. These results provide first empirical evidence that links inter-FC between RFPn and visual networks with the visual processing speed parameter. These findings suggest a direct connectivity between occipital and right frontoparietal, but not frontoinsular, regions, to support visual processing speed. Significance statement An efficient visual processing is at the core of visual cognition. Here, we provide evidence for a brain correlate of how fast individuals process visual stimuli. We used mathematical modeling of performance in a visual report task to estimate visual processing speed. A frequency-based analysis of resting-state fMRI signals revealed that functional connectivity between the right frontoparietal network and primary and dorsal occipital networks is linked to visual processing speed. This link was present in the slowest, typical frequency of the fMRI signal but also in the higher frequencies that are routinely discarded. These findings imply that the coordinated spontaneous activity between right frontoparietal and occipital regions supports the individual potential of the visual system for efficient processing.