实足年龄生理年龄和性别影响不同脑区的收缩
随着年龄的增长，人类的脑容量会减少，估计 40 岁后每十年减少 5%。但这一估计掩盖了个体生理学在功能性大脑老化方面的作用。
巴克研究所和加州大学旧金山分校的研究人员 利用复杂的分析工具，使用体积 MRI 和十年来采集的血液免疫样本对 554 名患者进行了分析。
这项发表在《国家科学院院刊》上的研究结果表明，功能性大脑网络受到衰老、性别和血液免疫因素的不同影响。
由生物信息学科学家 Nikola Markov 博士领导的研究人员首先研究了循环血液蛋白，确定了随年龄增长而增加的炎症蛋白浓度模式，这一过程称为“炎症老化”。与衰老的相关性非常明显，以至于科学家们仅通过分析这些蛋白质的浓度分布就能够非常精确地预测一个人的实足年龄。这种措施称为 CyClo 或“细胞因子时钟”。
研究人员发现，细胞因子时钟和脑萎缩都遵循不同的轨迹，具体取决于性别，女性的细胞因子时钟滴答声更快，尽管她们总体上更能免受脑萎缩的影响。
“这项工作打破了衰老和神经退行性变之间的黑匣子，”资深作者和巴克研究所副教授 David Furman 博士说。“我们现在能够区分衰老引起的大脑萎缩与慢性炎症引起的大脑萎缩。
“基本上，如果我们消除时间的因果关系，并且某人有严重的炎症，那么他们的某些区域的大脑就会变小。此外，通过识别大脑老化的炎症生物标志物，我们就有了早期诊断和预防的潜在目标与年龄相关的神经变性。”
研究结果基于典型相关分析。这种技术允许研究人员采用在同一个人身上收集的两组变量，并将这些变量对特定结果的影响分离，在这种情况下，是功能连接的大脑区域。它还允许科学家在同一个人身上看到这些参数如何相互关联。
这项研究的研究人员分析了三个参数——年龄、性别和 CyClo——以及同一数据集中七个功能性大脑网络的体积测量值。马尔可夫说相关函数揭示了有趣的观察结果。
在人群中测得的实际年龄的变异性与专用于运动控制和身体感知的大脑网络容量构成了最强的相关函数。受试者的性别与视觉系统、腹侧注意力和额顶叶网络相关。以细胞因子时钟 CyClo 为代表的生物年龄与边缘系统、默认模式和背侧注意力网络的相关性最高，后者与将一个人的注意力集中在特定任务上有关。
“意义不仅在于我们已经将细胞因子时钟映射到灰质，而且我们已经通过观察功能网络，神经元一起发射，一起工作，连接和相互作用的区域来做到这一点，”马尔科夫说. “我们还发现，尽管网络分布在大脑中，但它们在变老过程中具有共同的弱点。”
Markov 说，下一个挑战是了解这些免疫循环蛋白如何直接影响老化的大脑，以及为什么大脑的某些部分比其他部分对周围炎症更敏感。他说，血液样本中出现的最具影响力的免疫蛋白或细胞因子/趋化因子包括 IL-6 和 TNF alpha，它们与随着年龄增长而增加的慢性炎症有关，以及 VEGF 和 PLGF，它们似乎很关键为了血管系统的健康，尤其是小毛细血管。
研究人员还确定了 MCP-1、Vcam-1 和 Eotaxin-1，它们是趋化因子，随着年龄的增长而变化，并吸引血液中的免疫细胞穿过脑血屏障。Markov 说，当这些趋化因子穿过脑血屏障时，它们会激活小胶质细胞，这是神经退行性过程的潜在发起者。
展望未来，Furman 看到了这项科学的两个潜在用途：“一旦我们确定受影响最严重的网络也映射到被诊断患有阿尔茨海默氏症或轻度认知障碍的个体的认知障碍，那么我们就会进行诊断测试。下一个机会涉及问题是我们是否可以修改这种细胞因子混合物，以帮助个人变得更有弹性，并避免我们发现功能下降的大脑的这些不同区域出现衰退。”
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