Fem muligheder for, hvordan hjernen kan ældes: 50.000 scanninger viser potentielt skadesmønster.
Fem muligheder for, hvordan hjernen kan ældes: 50.000 scanninger viser potentielt skadesmønster.
Analysen af næsten 50.000 hjernescanninger har afsløret fem forskellige prøver af hjerneatrofi i forbindelse med aldring og neurodegenerative sygdomme. Analysen har også forbundet mønstre med livsstilsfaktorer såsom rygning og alkoholforbrug samt genetiske og blodbaserede markører forbundet med sundheds- og sygdomsrisiko.
Arbejdet er et "metodologisk mesterværk", der markant kunne fremme aldring af forskere, siger Andrei Irimia, en gerontolog ved University of Southern California i Los Angeles, der ikke var involveret i arbejdet. "Før denne undersøgelse vidste vi, at hjernens anatomi ændrer sig med aldring og sygdom. Men vores evne til at fange denne komplekse interaktion var langt mere beskeden."
Undersøgelsen blev offentliggjort den 15. august i naturmedicin
foldes i hjernen
Aldring kan ikke kun forårsage gråt hår, men også ændringer i hjernenanatomien, der er synlige på magnetiske resonansafbildningsbilleder, med nogle områder krympet over tid eller gennemgå strukturelle ændringer. Imidlertid er disse transformationer subtile. "Det menneskelige øje er ikke i stand til at opfatte mønstre for systematiske hjerneændringer", siger Christos Davatzikos, specialist i biomedicinsk billeddannelse ved University of Pennsylvania i Philadelphia og forfatter af Paper.
De tidligere undersøgelser har vist, at maskinlæring kan udtrække de subtile fingeraftryk af aldring fra MRI -data. Imidlertid var disse undersøgelser ofte begrænsede og inkluderede for det meste data fra et relativt lille antal mennesker.
For at identificere flere langt -nåede mønstre begyndte Davatzikos -teamet en undersøgelse, der tog omkring otte år at blive afsluttet og offentliggjort. De brugte en dyb læringsmetode kaldet Surreal Gan, som blev udviklet af den første forfatter Zhijian Yang, mens han var studerende i Davatzikos 'laboratorium. Forskerne uddannede algoritmen med hjerne -MRT'er på 1.150 raske mennesker mellem 20 og 49 og 8.992 ældre voksne, inklusive mange med kognitive begrænsninger. Dette bidrog til algoritmen for at genkende tilbagevendende træk ved aldrende hjerner, så det kunne skabe en intern model af anatomiske strukturer, der ændrer sig på samme tid, i modsætning til dem, der har tendens til at ændre sig uafhængigt.
Forskerne anvendte derefter den resulterende model på MR -scanninger på næsten 50.000 mennesker, der deltog i forskellige undersøgelser af aldring og neurologisk sundhed. Denne analyse gav fem diskrete mønstre af hjerneatrofi. Forskerne forbandt forskellige typer aldersrelateret braingeating med kombinationer af de fem mønstre, skønt der var nogle forskelle mellem mennesker med den samme sygdom.
mønster for aldring
F.eks. Havde demens og dens forløber, let kognitiv svækkelse,forbindelser til tre af de fem mønstre. Interessant nok fandt forskerne også indikationer på, at de mønstre, de identificerer, muligvis kunne bruges til at afsløre sandsynligheden for yderligere hjernedegeneration i fremtiden. "Hvis du vil forudsige overgangen fra en kognitivt normal tilstand til den lette kognitive svækkelse, var en mest fremadrettet," siger Davatzikos. "I senere faser beriger tilføjelsen af et andet [mønster] sin forudsigelse, hvilket giver mening, fordi dette fanger spredningen af patologien." Andre mønstre var forbundet med sygdomme som Parkinsons og Alzheimers og en kombination af tre mønstre, der var stærkt til dødelighed.
Forfatterne fandt klare forbindelser mellem visse mønstre af hjerneatrofi og forskellige fysiologiske og miljømæssige faktorer, herunder alkoholforbrug og rygning, samt forskellige genetiske og biokemiske signaturer forbundet med helbredet. Davatzikos siger, at disse resultater sandsynligvis afspejler virkningerne af generel fysisk velvære på neurologisk sundhed, da skader på andre organsystemer kan have konsekvenser for hjernen.
Davatzikos advarer imidlertid om, at undersøgelsen "ikke betyder, at alt kan reduceres til fem numre", og hans team har til hensigt at arbejde med dataregistreringer, der inkluderer en bredere række neurologiske sygdomme og har en større etnisk og kulturel mangfoldighed.
- >>
yang, z. et al. naturmed . https://doi.org/10.1038/s41591-024-03144-x (2024).