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【嵇叔夜專欄】「大腦時鐘」知道是什麼加速了大腦老化?

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「你的大腦老化的方式,不只是歲月的問題。這與你居住的地方、你所做的事情、你的社會經濟水平、你環境中的污染程度有關。巴涅斯說。 “任何想要投資於人民大腦健康的國家都需要解決結構性不平等問題。”

一種新設計的「大腦時鐘」可以確定一個人的大腦老化速度是否比實際年齡所顯示的速度快。時鐘顯示,女性、不平等程度較高的國家和拉丁美洲國家的大腦老化速度更快。朱利安·諾沃格羅茲基 Julian Nowogrodzki發表在最新一期《自然》(Nature)的<是什麼加速了大腦老化?這個人工智慧「大腦時鐘」指向答案>( What accelerates brain ageing? This AI ‘brain clock’ points to answers)指出,暴露於空氣污染以及生活在社會經濟高度不平等的國家與大腦年齡和實際年齡之間更大的差距有關。(Exposure to air pollution and living in a country with high socioeconomic inequality are linked to a bigger gap between brain age and chronological age.)

評估一種複雜形式的功能連結來研究大腦衰老

加拿大倫敦西部大學的神經科學家弗拉基米爾·哈欽斯基(Vladimir Hachinski)並未參與這項研究,他表示,這項工作「確實令人印象深刻」。該研究發表於 8 月 26 日《自然醫學》雜誌。

研究人員透過評估一種複雜形式的功能連結來研究大腦衰老,這是一種衡量大腦區域相互相互作用程度的方法。功能連接通常隨著年齡的增長而下降。

作者利用了15 個國家的數據:其中7 個國家(墨西哥、古巴、哥倫比亞、秘魯、巴西、智利和阿根廷)位於拉丁美洲或加勒比海地區,8 個國家(中國、日本、美國、義大利、希臘、土耳其、英國和愛爾蘭)則不然。在 5,306 名參與者中,有些人身體健康,有些人患有阿茲海默症或其他形式的癡呆症,有些人患有輕度認知障礙(癡呆症的先兆)。

大腦老化的五種方式:50,000 次掃描揭示可能的損傷模式

研究人員使用功能性磁振造影(fMRI)或腦電圖(EEG)測量了參與者的靜止大腦活動(即當他們不做任何特別事情時) 。第一種技術測量大腦中的血流量,第二種技術測量腦波活動。

作者計算了每個人大腦的功能連接,並將這些數據輸入到兩個經過訓練來預測大腦年齡的深度學習模型中,一個用於功能性磁振造影數據,一個用於腦電圖數據。然後,他們可以計算每個人的「大腦年齡差距」——他們的實際年齡與根據功能連接估計的大腦年齡之間的差異。例如,大腦年齡差距為十歲,意味著您的大腦連接性與比您大十歲的人大致相同。

量化地理上多樣化的樣本中的大腦老化

模型顯示,患有阿茲海默症或其他類型癡呆症的人比患有輕度認知障礙的人和健康對照者的大腦年齡差距更大。

平均而言,來自拉丁美洲或加勒比地區的參與者的大腦年齡差距比來自其他地區的參與者更大。伊巴涅斯說,拉丁美洲是世界上最不平等的地區之一,他認為這就是該地區人們的大腦老化得更快的原因。結構性社會經濟不平等、空氣污染暴露和健康差異與較大的腦年齡差距有關,尤其是拉丁美洲人。

此外,生活在性別不平等嚴重的國家(尤其是拉丁美洲和加勒比地區)的女性往往比這些國家的男性有更大的腦年齡差距。

哈欽斯基說,簡單地量化地理上多樣化的樣本中的大腦老化是一項了不起的成就。他認為大腦年齡差距有所不同的結論是可靠的,但他警告說,功能連接只是衡量大腦健康狀況的一種方法,並且某人可能擁有大量的大腦連接,但心理健康狀況不佳由於抑鬱或焦慮等情況。他說,神經科學「不擅長測量格式塔」。

調查大腦年齡差距是否與國民收入相關

數據不一致的一個可能來源是提供腦部掃描的 fMRI 機器和腦電圖(分佈在 15 個國家)的範圍。例如,低收入國家可能擁有較舊的設備,產生的數據品質低於高收入國家的設備。但伊巴涅斯發現,較低的數據品質與較大的大腦年齡差距或較高的結構不平等之間沒有關聯。

現在,伊瓦涅斯的團隊正在透過比較亞洲國家和美國群體的大腦年齡差距,並添加透過檢查 DNA 化學修飾來測量生物年齡的「表觀遺傳」時鐘的數據,來調查大腦年齡差距是否與國民收入相關。最終,伊巴涅斯希望這些數據能為基於世界各地人們大腦的完整生物多樣性的個人化醫療方法做出貢獻。

「我們需要了解這種多樣性,」伊巴涅斯說。 “如果不解決這個問題,我們就無法創建真正的全球癡呆症科學。”

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