<Фигура клас = "Фигура"> <източник type = "image/webp" srcset = "https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-02692-z/d41586-02692-z_27470076.jpg?as=s=s=S=STOBP 767W, https://media.nature.com/lw319/magazine-assets/d41586-023px) 100vw, 767px

Анализът на почти 50 000 мозъчни сканирания е разкрил пет различни проби от мозъчна атрофия във връзка със стареене и невродегенеративни заболявания. Анализът също така свързва моделите с фактори на начина на живот като тютюнопушене и консумация на алкохол, както и генетични и базирани на кръв маркери, свързани със здравето и риска от болести.

Работата е "методологичен шедьовър", който би могъл значително да напредне застаряването на стареенето на изследователите, казва Андрей Иримия, геронтолог от Университета на Южна Калифорния в Лос Анджелис, който не е участвал в работата. "Преди това проучване разбрахме, че мозъчната анатомия се променя със стареенето и заболяването. Но способността ни да улавяме това сложно взаимодействие беше далеч по -скромна."

Проучването е публикувано на 15 август в Nature Medicine

се сгъва в мозъка

Стареенето може не само да причини сива коса, но и промени в анатомията на мозъка, които се виждат на изображения за магнитно резонанс, като някои области се свиват с течение на времето или преминават през структурни промени. Тези трансформации обаче са фини. „Човешкото око не е в състояние да възприема моделите на систематичните промени в мозъка“, казва Кристос Давацикос, специалист по биомедицински изображения в Университета в Пенсилвания във Филаделфия и автор на Paper.

Предишните проучвания показват, че машинното обучение може да извлече фините пръстови отпечатъци на стареене от данни от ЯМР. Тези проучвания обаче често са били ограничени и включват най -вече данни от сравнително малък брой хора.

За да идентифицира по -далечни модели, екипът на Davatzikos започна проучване, което отне около осем години, за да бъде завършено и публикувано. Те използваха метод за дълбоко обучение, наречен Surreal Gan, който е разработен от първия автор Жиджан Ян, докато той е бил студент в лабораторията на Davatzikos. Учените обучиха алгоритъма с мозъчни MRTs на 1150 здрави хора на възраст между 20 и 49 и 8 992 възрастни, включително много от когнитивни ограничения. Това допринесе за алгоритъма за разпознаване на повтарящи се характеристики на мозъка за стареене, така че да може да създаде вътрешен модел на анатомични структури, които се променят едновременно, за разлика от тези, които са склонни да се променят независимо.

След това изследователите приложиха получения модел на ЯМР сканиране на почти 50 000 души, които участваха в различни проучвания за стареене и неврологично здраве. Този анализ предостави пет дискретни модела на атрофия на мозъка. Учените свързваха различни видове възрастови, свързани с комбинации от петте модела, въпреки че имаше някои разлики между хората със същото заболяване.

Модел на стареене

Например деменцията и неговият предшественик, леко когнитивно увреждане, имаха

съединения на три от петте модела. Интересното е, че изследователите също откриха индикации, че моделите, които идентифицират, биха могли да бъдат използвани, за да се разкрие вероятността от по -нататъшна дегенерация на мозъка в бъдеще. "Ако искате да предскажете прехода от когнитивно нормално състояние към лекото когнитивно увреждане, човек беше най -напред", казва Давацикос. "В по -късните етапи добавянето на втори [модел] обогатява неговото прогнозиране, което има смисъл, защото това улавя разпространението на патологията." Други модели бяха свързани с заболявания като Паркинсон и Алцхаймер и комбинация от три модела, които бяха силно за смъртност.

Авторите откриват ясни връзки между определени модели на атрофия на мозъка и различни физиологични и екологични фактори, включително консумация на алкохол и тютюнопушене, както и различни генетични и биохимични подписи, свързани със здравето. Davatzikos казва, че тези резултати вероятно отразяват ефектите на общия физически кладен начин върху неврологичното здраве, тъй като увреждането на други органни системи може да има последици за мозъка.

Davatzikos обаче предупреждава, че изследването „не означава, че всичко може да бъде намалено до пет числа“ и неговият екип възнамерява да работи с записи на данни, които включват по -широк спектър от неврологични заболявания и имат по -голямо етническо и културно разнообразие.