Cinco posibilidades de cómo el cerebro puede envejecer: 50,000 escaneos muestran un patrón de daño potencial.

El análisis de casi 50,000 escaneos cerebrales ha descubierto cinco muestras diferentes de atrofia cerebral en relación con el envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas. El análisis también ha asociado los patrones con factores de estilo de vida como el tabaquismo y el consumo de alcohol, así como los marcadores genéticos y basados ​​en la sangre asociados con el riesgo de salud y enfermedad.

El trabajo es una "obra maestra metodológica" que podría avanzar significativamente en el envejecimiento del envejecimiento de los investigadores, dice Andrei Irimia, gerontólogo de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, que no participó en el trabajo. "Antes de este estudio, sabíamos que la anatomía cerebral cambia con el envejecimiento y la enfermedad. Pero nuestra capacidad para capturar esta interacción compleja fue mucho más modesta".

El estudio fue publicado el 15 de agosto en Nature Medicine

se pliega en el cerebro

El envejecimiento no solo puede causar cabello gris, sino también cambios en la anatomía del cerebro que son visibles en las imágenes de resonancia magnética, con algunas áreas encogidas con el tiempo o pasan por cambios estructurales. Sin embargo, estas transformaciones son sutiles. "El ojo humano no puede percibir patrones de cambios cerebrales sistemáticos", dice Christos Davatzikos, especialista en imágenes biomédicas en la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y autor de Paper.

Los estudios anteriores han demostrado que el aprendizaje automático puede extraer las huellas digitales sutiles del envejecimiento de los datos de MRI. Sin embargo, estos estudios a menudo fueron limitados y se incluyeron principalmente datos de un número relativamente pequeño de personas.

Para identificar más patrones de lejano, el equipo Davatzikos comenzó un estudio que tardó unos ocho años en completarse y publicar. Utilizaron un método de aprendizaje profundo llamado Surreal Gan, desarrollado por el primer autor Zhijian Yang mientras era estudiante en el laboratorio de Davatzikos. Los científicos entrenaron el algoritmo con MRT cerebrales de 1.150 personas sanas entre las edades de 20 y 49 y 8,992 adultos mayores, incluidos muchos con restricciones cognitivas. Esto contribuyó al algoritmo para reconocer las características recurrentes de los cerebros envejecidos, para que pudiera crear un modelo interno de estructuras anatómicas que cambien al mismo tiempo, en contraste con aquellos que tienden a cambiar de forma independiente.

Los investigadores luego aplicaron el modelo resultante a los escaneos de resonancia magnética de casi 50,000 personas que participaron en varios estudios sobre el envejecimiento y la salud neurológica. Este análisis proporcionó cinco patrones discretos de atrofia cerebral. Los científicos vincularon diferentes tipos de aturdimiento relacionado con la edad con combinaciones de los cinco patrones, aunque hubo algunas diferencias entre las personas con la misma enfermedad.

Patrón de envejecimiento

Por ejemplo, la demencia y su precursor, leve deterioro cognitivo, tenían

compuestos a tres de los cinco patrones. Curiosamente, los investigadores también encontraron indicaciones de que los patrones que identifican podrían usarse para descubrir la probabilidad de una mayor degeneración cerebral en el futuro. "Si desea predecir la transición de una condición cognitivamente normal a la leve deterioro cognitivo, uno era más avanzado", dice Davatzikos. "En etapas posteriores, la adición de un segundo [patrón] enriquece su predicción, lo que tiene sentido porque esto captura la propagación de la patología". Otros patrones se asociaron con enfermedades como Parkinson y Alzheimer y una combinación de tres patrones que eran fuertemente para la mortalidad.

Los autores encontraron conexiones claras entre ciertos patrones de atrofia cerebral y varios factores fisiológicos y ambientales, incluido el consumo de alcohol y el tabaquismo, así como varias firmas genéticas y bioquímicas asociadas con la salud. Davatzikos dice que estos resultados probablemente reflejan los efectos del pozo físico general en la salud neurológica, ya que el daño a otros sistemas de órganos puede tener consecuencias para el cerebro.

Davatzikos, sin embargo, advierte que el estudio "no significa que todo pueda reducirse a cinco números" y su equipo tiene la intención de trabajar con registros de datos que incluyan una gama más amplia de enfermedades neurológicas y que tengan una mayor diversidad étnica y cultural.