Abstract Four-repeat (4R) tauopathies are neurodegenerative diseases characterized by cerebral accumulation of 4R tau pathology. The most prominent 4R tauopathies are progressive supranuclear palsy (PSP) and corticobasal degeneration characterized by subcortical tau accumulation and cortical neuronal dysfunction, as shown by PET-assessed hypoperfusion and glucose hypometabolism. Yet, there is a spatial mismatch between subcortical tau deposition patterns and cortical neuronal dysfunction, and it is unclear how these two pathological brain changes are interrelated. Here, we hypothesized that subcortical tau pathology induces remote neuronal dysfunction in functionally connected cortical regions to test a pathophysiological model that mechanistically links subcortical tau accumulation to cortical neuronal dysfunction in 4R tauopathies. We included 51 Aβ-negative patients with clinically diagnosed PSP variants (n = 26) or corticobasal syndrome (n = 25) who underwent structural MRI and 18F-PI-2620 tau-PET. 18F-PI-2620 tau-PET was recorded using a dynamic one-stop-shop acquisition protocol to determine an early 0.5–2.5 min post tracer-injection perfusion window for assessing cortical neuronal dysfunction, as well as a 20–40 min post tracer-injection window to determine 4R-tau load. Perfusion-PET (i.e. early window) was assessed in 200 cortical regions, and tau-PET was assessed in 32 subcortical regions of established functional brain atlases. We determined tau epicentres as subcortical regions with the highest 18F-PI-2620 tau-PET signal and assessed the connectivity of tau epicentres to cortical regions of interest using a resting-state functional MRI-based functional connectivity template derived from 69 healthy elderly controls from the ADNI cohort. Using linear regression, we assessed whether: (i) higher subcortical tau-PET was associated with reduced cortical perfusion; and (ii) cortical perfusion reductions were observed preferentially in regions closely connected to subcortical tau epicentres. As hypothesized, higher subcortical tau-PET was associated with overall lower cortical perfusion, which remained consistent when controlling for cortical tau-PET. Using group-average and subject-level PET data, we found that the seed-based connectivity pattern of subcortical tau epicentres aligned with cortical perfusion patterns, where cortical regions that were more closely connected to the tau epicentre showed lower perfusion. Together, subcortical tau-accumulation is associated with remote perfusion reductions indicative of neuronal dysfunction in functionally connected cortical regions in 4R-tauopathies. This suggests that subcortical tau pathology may induce cortical dysfunction, which may contribute to clinical disease manifestation and clinical heterogeneity.

Purpose of the report Adults with Down Syndrome (DS) have a substantially increased risk for Alzheimer’s disease (AD) due to the triplicated amyloid-precursor-protein gene on chromosome 21, resulting in amyloid and tau accumulation. However, tau PET assessments are not sufficiently implemented in DS-AD research or clinical work-up, and second-generation tau tracers such as [ 18 F]PI-2620 have not been thoroughly characterized in adults with DS. We aim at illustrating feasibility and potential diagnostic value of tau PET imaging with [ 18 F]PI-2620 for the diagnosis of DS-AD. Materials and methods Five adults with DS (40% female, aged 43–62) and cognitive decline underwent clinical assessments, neuropsychological testing, lumbar puncture and multimodal neuroimaging. All underwent [ 18 F]PI-2620 tau PET. Visual read of tau PET scans was performed by three blinded raters, assessing increased tracer uptake in brain areas corresponding to the six Braak stage regions and basal ganglia. Results Visual read of tau burden revealed three tau-positive individuals which corresponded to their clinical decline while two cognitively stable individuals were rated as negative. Rating showed high inter-rater reliability for all Braak stages. Conclusion Tau PET imaging is a feasible and important biomarker assessment in the differential diagnosis of cognitive decline in adults with DS at risk of developing AD.