Päť možností, ako môže mozog starnúť: 50 000 skenov vykazuje potenciálne poškodenie.

Analýza takmer 50 000 mozgových skenov odhalila päť rôznych vzoriek atrofie mozgu v súvislosti so starnutím a neurodegeneratívnymi chorobami. Analýza tiež spájala vzorce s faktormi životného štýlu, ako je fajčenie a konzumácia alkoholu, ako aj genetické a markery založené na krvi spojené s rizikom zdravia a chorôb.

Práca je „metodologické majstrovské dielo“, ktoré by mohlo výrazne posunúť starnutie výskumných pracovníkov, hovorí Andrei Irimia, gertológ na University of Southern California v Los Angeles, ktorý sa do práce nezúčastnil. „Pred touto štúdiou sme vedeli, že anatómia mozgu sa mení so starnutím a chorobou. Ale naša schopnosť zachytiť túto zložitú interakciu bola oveľa skromnejšia.“

Štúdia bola uverejnená 15. augusta v Nature Medicine

záhyby v mozgu

Starnutie môže spôsobiť nielen sivé vlasy, ale aj zmeny v anatómii mozgu, ktoré sú viditeľné na zobrazovacích obrazoch magnetickej rezonancie, pričom niektoré oblasti sa časom zmenšujú alebo prechádzajú štrukturálnymi zmenami. Tieto transformácie sú však jemné. „Ľudské oko nie je schopné vnímať vzorce systematických zmien mozgu,“ hovorí Christos Davatzikos, špecialista na biomedicínske zobrazovanie na University of Pennsylvania vo Philadelphii a autor papiera.

Predchádzajúce štúdie ukázali, že strojové učenie môže extrahovať jemné odtlačky prstov starnutia z údajov MRI. Tieto štúdie však boli často obmedzené a väčšinou zahŕňali údaje od relatívne malého počtu ľudí.

S cieľom identifikovať viac ďalekých vzorov tím Davatzikos začal štúdium, ktorá trvala približne osem rokov, kým sa dokončila a zverejnila. Použili metódu hlbokého učenia s názvom Surreal Gan, ktorú vyvinul prvý autor Zhijian Yang, keď bol študentom v laboratóriu Davatzikos. Vedci vyškolili algoritmus s mozgom MRTS 1 150 zdravých ľudí vo veku od 20 do 49 a 8 992 starších dospelých, vrátane mnohých s kognitívnymi obmedzeniami. To prispelo k algoritmu na rozpoznávanie opakujúcich sa čŕt starnúcich mozgov, aby mohlo vytvoriť interný model anatomických štruktúr, ktoré sa menia súčasne, na rozdiel od tých, ktorí majú tendenciu sa meniť nezávisle.

Vedci potom použili výsledný model na skenovanie MRI takmer 50 000 ľudí, ktorí sa zúčastnili rôznych štúdií o starnutí a neurologickom zdraví. Táto analýza poskytla päť diskrétnych vzorcov atrofie mozgu. Vedci spájali rôzne typy dusičnanov súvisiacich s vekom s kombináciami piatich vzorov, hoci medzi ľuďmi s rovnakou chorobou boli určité rozdiely.

Vzor starnutia

​​zlúčeniny na tri z piatich vzorov. Je zaujímavé, že vedci tiež našli náznaky, že vzory, ktoré identifikujú, by sa mohli použiť na odhalenie pravdepodobnosti ďalšej degenerácie mozgu v budúcnosti. „Ak chcete predpovedať prechod z kognitívne normálneho stavu na mierne kognitívne poškodenie, jeden bol najviac vpred,“ hovorí Davatzikos. „V neskorších fázach pridanie druhého [vzoru] obohacuje jeho predpoveď, čo dáva zmysel, pretože to zachytáva šírenie patológie.“ Iné vzorce boli spojené s chorobami, ako sú Parkinsonova a Alzheimerova choroba, a kombinácia troch vzorov, ktoré boli silne pre úmrtnosť.

Autori našli jasné spojenie medzi určitými vzormi atrofie mozgu a rôznymi fyziologickými a environmentálnymi faktormi vrátane konzumácie alkoholu a fajčenia, ako aj rôznymi genetickými a biochemickými podpismi spojenými so zdravím. Davatzikos hovorí, že tieto výsledky pravdepodobne odrážajú účinky všeobecnej fyzickej studne na neurologické zdravie, pretože poškodenie iných orgánových systémov môže mať následky pre mozog.

Davatzikos však varuje, že štúdia „neznamená, že všetko sa dá znížiť na päť čísel“ a jeho tím má v úmysle pracovať s údajovými záznamami, ktoré zahŕňajú širšiu škálu neurologických chorôb a majú väčšiu etnickú a kultúrnu rozmanitosť.