<σχήμα class = "σχήμα"> <Εικόνες class = "Embed ένταση-high"> <Πηγή type = "image/webp" srcset = "https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-02692-z/d41586-02692-z_2770076.jpg?as=webp 767w, https://media.nature.com/lw319/magazine-assets/d41586-02692-z/d41586-02692-z_27470076.jpg?as=webp 319w "μεγέθη =" (max-width) 319px, (min-bidth: 1023px) 100VW, 767

Η ανάλυση σχεδόν 50.000 εγκεφαλικών σαρώσεων έχει αποκαλύψει πέντε διαφορετικά δείγματα ατροφίας του εγκεφάλου σε σχέση με τη γήρανση και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες. Η ανάλυση έχει επίσης συσχετίσει τα πρότυπα με παράγοντες του τρόπου ζωής, όπως το κάπνισμα και την κατανάλωση αλκοόλ, καθώς και τους γενετικούς δείκτες με βάση το αίμα που σχετίζονται με τον κίνδυνο υγείας και ασθένειας.

Το έργο είναι ένα "μεθοδολογικό αριστούργημα" που θα μπορούσε να προωθήσει σημαντικά τη γήρανση της γήρανσης των ερευνητών, λέει ο Andrei Irimia, γεροντολόγος στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες, ο οποίος δεν συμμετείχε στο έργο. "Πριν από αυτή τη μελέτη, γνωρίζαμε ότι η ανατομία του εγκεφάλου αλλάζει με τη γήρανση και την ασθένεια, αλλά η ικανότητά μας να συλλάβουμε αυτή τη σύνθετη αλληλεπίδραση ήταν πολύ πιο μέτρια".

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 15 Αυγούστου στο Medicine Nature

πτυχές στον εγκέφαλο

Η γήρανση μπορεί όχι μόνο να προκαλέσει γκρίζα μαλλιά, αλλά και αλλαγές στην ανατομία του εγκεφάλου που είναι ορατές σε εικόνες απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού, με ορισμένες περιοχές να συρρικνώνονται με την πάροδο του χρόνου ή να περάσουν από δομικές αλλαγές. Ωστόσο, αυτοί οι μετασχηματισμοί είναι λεπτές. "Το ανθρώπινο μάτι δεν είναι σε θέση να αντιληφθεί τα πρότυπα συστηματικών αλλαγών του εγκεφάλου", λέει ο Christos Davatzikos, ειδικός στη βιοϊατρική απεικόνιση στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας στη Φιλαδέλφεια και συγγραφέας χαρτιού.

Οι προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι η μηχανική μάθηση μπορεί να εξαγάγει τα λεπτά δακτυλικά αποτυπώματα της γήρανσης από τα δεδομένα MRI. Ωστόσο, αυτές οι μελέτες ήταν συχνά περιορισμένες και περιελάμβαναν κυρίως δεδομένα από σχετικά μικρό αριθμό ανθρώπων.

Προκειμένου να εντοπιστούν περισσότερα πρότυπα παραπομπής, η ομάδα του Davatzikos ξεκίνησε μια μελέτη που χρειάστηκε περίπου οκτώ χρόνια για να ολοκληρωθεί και να δημοσιευθεί. Χρησιμοποίησαν μια μέθοδο βαθιάς μάθησης που ονομάζεται Surreal Gan, η οποία αναπτύχθηκε από τον πρώτο συγγραφέα Zhijian Yang ενώ ήταν φοιτητής στο εργαστήριο του Davatzikos. Οι επιστήμονες εκπαιδεύτηκαν τον αλγόριθμο με MRT του εγκεφάλου 1.150 υγιεινών ανθρώπων ηλικίας μεταξύ 20 και 49 και 8.992 ηλικιωμένων ενηλίκων, συμπεριλαμβανομένων πολλών με γνωστικούς περιορισμούς. Αυτό συνέβαλε στον αλγόριθμο για να αναγνωρίσει τα επαναλαμβανόμενα χαρακτηριστικά των εγκεφάλων γήρανσης, έτσι ώστε να μπορεί να δημιουργήσει ένα εσωτερικό μοντέλο ανατομικών δομών που αλλάζουν ταυτόχρονα, σε αντίθεση με εκείνους που τείνουν να αλλάζουν ανεξάρτητα.

Οι ερευνητές εφάρμοσαν έπειτα το προκύπτον μοντέλο σε σαρώσεις μαγνητικής τομογραφίας περίπου 50.000 ατόμων που συμμετείχαν σε διάφορες μελέτες σχετικά με τη γήρανση και τη νευρολογική υγεία. Αυτή η ανάλυση παρείχε πέντε διακριτά πρότυπα ατροφίας του εγκεφάλου. Οι επιστήμονες συνδέουν διαφορετικούς τύπους που σχετίζονται με την ηλικία με συνδυασμούς των πέντε μοτίβων, αν και υπήρχαν κάποιες διαφορές μεταξύ των ανθρώπων με την ίδια ασθένεια.

πρότυπο γήρανσης

Για παράδειγμα, η άνοια και ο πρόδρομος της, ελαφρά γνωστική εξασθένηση, είχαν

ενώσεις σε τρία από τα πέντε μοτίβα. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ενδείξεις ότι τα πρότυπα που εντοπίζουν θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για να αποκαλύψουν την πιθανότητα περαιτέρω εκφυλισμού του εγκεφάλου στο μέλλον. "Αν θέλετε να προβλέψετε τη μετάβαση από μια γνωστικά κανονική κατάσταση στην ελαφριά γνωστική εξασθένηση, κάποιος ήταν πιο προς τα εμπρός -κοιτάζοντας", λέει ο Davatzikos. "Σε μεταγενέστερα στάδια, η προσθήκη ενός δεύτερου [μοτίβου] εμπλουτίζει την πρόβλεψή του, η οποία έχει νόημα επειδή αυτό καταγράφει την εξάπλωση της παθολογίας". Άλλα πρότυπα συσχετίστηκαν με ασθένειες όπως το Parkinson και το Alzheimer's και ένας συνδυασμός τριών μοτίβων που ήταν έντονα για τη θνησιμότητα.

Οι συγγραφείς βρήκαν σαφείς συνδέσεις μεταξύ ορισμένων προτύπων ατροφίας του εγκεφάλου και διαφόρων φυσιολογικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της κατανάλωσης αλκοόλ και του καπνίσματος, καθώς και των διαφόρων γενετικών και βιοχημικών υπογραφών που σχετίζονται με την υγεία. Ο Davatzikos λέει ότι αυτά τα αποτελέσματα πιθανώς αντικατοπτρίζουν τις επιπτώσεις της γενικής φυσικής πηγής στην νευρολογική υγεία, καθώς η βλάβη σε άλλα συστήματα οργάνων μπορεί να έχει συνέπειες για τον εγκέφαλο.

Ο Davatzikos, ωστόσο, προειδοποιεί ότι η μελέτη "δεν σημαίνει ότι όλα μπορούν να μειωθούν σε πέντε αριθμούς" και η ομάδα του σκοπεύει να συνεργαστεί με αρχεία δεδομένων που περιλαμβάνουν ένα ευρύτερο φάσμα νευρολογικών παθήσεων και έχουν μεγαλύτερη εθνοτική και πολιτισμική ποικιλομορφία.