揭开大脑衰老的秘密：五种萎缩模式的深度解析

2024-10-21 19:28

　　新研究发现，某些脑萎缩模式与酒精摄入、吸烟等生活习惯，以及遗传、生化特征等健康因素存在显著关联。

　　最近，一项研究分析了近 50,000 次脑部扫描，揭示了与衰老和神经退行性疾病相关的五种不同的脑萎缩模式。同时，研究还巧妙地将这些模式与生活习惯（如吸烟、饮酒）以及影响健康状态和疾病风险的基因、血液指标联系起来。

　　洛杉矶南加州大学的老年学专家安德烈·伊里米亚，虽未直接参与这项研究，却称赞其为“方法论上的革新之旅”，极大地拓宽了科学家对衰老机制的理解视野。“以往，我们虽知大脑结构会随衰老和疾病变迁，但准确把握这些复杂交互作用的能力却相形见绌。”

　　衰老不仅会诱发白发，还会导致大脑解剖结构发生变化，这些变化在磁共振成像（MRI）扫描中清晰可见。随着时间的推移，一些区域会萎缩或发生结构性改变。但这些变化是微妙的。费城宾夕法尼亚大学的生物医学成像专家克里斯托斯·达瓦齐科斯（Christos Davatzikos）是这篇论文的作者之一，他说：“人眼难以捕捉到这种系统性衰退的细微脉络。”

　　以前的研究表明，机器学习方法可以从核磁共振成像数据中提取衰老的细微特征。但这些研究的范围往往有限，而且大多数研究只包含了相对少数人的数据。

　　为了识别更广泛的模式，达瓦兹科斯的团队开始了一项历时八年才完成并发表的研究。他们使用了一种名为 “超现实-GAN ”的深度学习方法。科学家们在来自1150名20至49岁的健康人和8992名老年人（包括许多认知能力下降的老年人）的大脑核磁共振成像上训练了这一算法。这让算法学会了识别衰老大脑中反复出现的特征，使其能够创建一个内部模型，将倾向于同时发生变化的解剖结构与倾向于独立发生变化的解剖结构区分开来。

　　借助这一模型，研究人员对近5万名参与老龄化与神经健康研究的个体的MRI扫描进行了详尽分析，成功识别出五种脑萎缩模式。这些模式与不同类型的老年性脑退化现象紧密相连，尽管个体间存在差异。

　　例如，痴呆症及其前驱症状——轻度认知障碍，就与其中三种模式紧密相关。更令人兴奋的是，这些模式还可能预示未来大脑退化的风险。“如果你想预测从认知正常到轻度认知障碍的转变，其中一种模式极具预见性。”达瓦齐科斯解释道，“而在更晚期，结合第二种模式能显著提升预测的精准度，因为这在一定程度上反映了病理过程的蔓延。”

　　此外，研究还发现，某些脑萎缩模式与酒精摄入、吸烟等生活习惯，以及遗传、生化特征等健康因素存在显著关联。达瓦齐科斯强调，这些发现可能揭示了整体身体健康对神经系统健康的深远影响，因为身体其他系统的损伤同样会波及大脑。

　　然而，他也谨慎指出：“这并不意味着一切都能简单地归结为五个数字。”团队正致力于拓展研究范围，纳入更多种类的神经系统疾病，以及更具种族和民族多样性的数据集，从而获得更加全面、深入的理解。