Pet mogućnosti kako mozak može star: 50.000 skeniranja pokazuje potencijalni obrazac oštećenja.

Analiza gotovo 50.000 skeniranja mozga otkrila je pet različitih uzoraka atrofije mozga u vezi sa starenjem i neurodegenerativnim bolestima. Analiza je također povezala obrasce s čimbenicima životnog stila kao što su pušenje i konzumacija alkohola, kao i markeri temeljeni na genetskim i krvi povezane s rizikom zdravlja i bolesti.

Rad je "metodološko remek -djelo" koje bi moglo značajno unaprijediti starenje starenja istraživača, kaže Andrei Irimia, gerontolog sa Sveučilišta u Južnoj Kaliforniji u Los Angelesu, koji nije bio uključen u rad. "Prije ove studije, znali smo da se anatomija mozga mijenja sa starenjem i bolešću. Ali naša sposobnost da uhvatimo ovu složenu interakciju bila je daleko skromnija."

Studija je objavljena 15. kolovoza u Nature Medicinu

Presavija u mozak

Starenje ne može uzrokovati samo sivu kosu, već i promjene u anatomiji mozga koje su vidljive na slikama magnetske rezonancije, s tim da se neka područja vremenom smanjuju ili prolaze kroz strukturne promjene. Međutim, ove su transformacije suptilne. "Ljudsko oko ne može uočiti obrasce sustavnih promjena mozga", kaže Christos Davatzikos, specijalist za biomedicinsko snimanje na Sveučilištu u Pennsylvaniji u Philadelphiji i autor papira.

Prethodne studije pokazale su da strojno učenje može izvući suptilne otiske starenja iz MRI podataka. Međutim, ove su studije često bile ograničene i uglavnom su uključivale podatke relativno malog broja ljudi.

Kako bi identificirao više obrazaca koji se kreću, tim Davatzikosa započeo je studiju za koje je trebalo oko osam godina da bude dovršeno i objavljeno. Koristili su metodu dubokog učenja pod nazivom Nadreal Gan, koju je razvio prvi autor Zhijian Yang, dok je bio student u laboratoriju Davatzikosa. Znanstvenici su algoritam uvježbavali s MRT -om mozga od 1.150 zdravih ljudi u dobi od 20 i 49 i 8.992 starijih odraslih osoba, uključujući mnoge s kognitivnim ograničenjima. To je pridonijelo algoritmu da prepozna ponavljajuće značajke starenja mozga, tako da bi mogao stvoriti unutarnji model anatomskih struktura koje se istovremeno mijenjaju, za razliku od onih koji se obično mijenjaju.

Istraživači su tada primijenili rezultirajući model na MRI skeniranje gotovo 50.000 ljudi koji su sudjelovali u različitim studijama starenja i neurološkog zdravlja. Ova analiza pružila je pet diskretnih obrazaca atrofije mozga. Znanstvenici su povezali s različitim vrstama dobnog bradanja s kombinacijama pet obrazaca, iako su postojale neke razlike među ljudima s istom bolešću.

Uzorak starenja

spojeve do tri od pet uzoraka. Zanimljivo je da su istraživači također otkrili naznake da bi se obrasci koje identificiraju mogu koristiti kako bi otkrili vjerojatnost daljnje degeneracije mozga u budućnosti. "Ako želite predvidjeti prijelaz iz kognitivno normalnog stanja u lagano kognitivno oštećenje, jedan je bio najviše naprijed", kaže Davatzikos. "U kasnijim fazama, dodavanje drugog [uzorka] obogaćuje njegovo predviđanje, što ima smisla jer to bilježi širenje patologije." Ostali obrasci bili su povezani s bolestima kao što su Parkinsonovi i Alzheimerovi i kombinacija tri obrasca koji su bili snažno za smrtnost.

Autori su pronašli jasne veze između određenih obrazaca atrofije mozga i različitih fizioloških i okolišnih čimbenika, uključujući konzumiranje i pušenje alkohola, kao i različite genetske i biokemijske potpise povezane s zdravljem. Davatzikos kaže da ovi rezultati vjerojatno odražavaju učinke općeg fizičkog bunara na neurološko zdravlje, jer oštećenje drugih organskih sustava može imati posljedice za mozak.

Davatzikos, međutim, upozorava da studija "ne znači da se sve može smanjiti na pet brojeva", a njegov tim namjerava raditi s podacima koji uključuju širi raspon neuroloških bolesti i imaju veću etničku i kulturnu raznolikost.