Ανακαλύφθηκαν πέντε πρότυπα γήρανσης του εγκεφάλου

Έντεκα μελέτες νευροαπεικόνισης σε σχεδόν 50.000 άτομα ηλικίας 50 - 97 ετών αποτέλεσαν τη βάση για μια μελέτη με στόχο τη μορφολογική τεκμηρίωση της γήρανσης του εγκεφάλου.

Αναδείχθηκαν πέντε διακριτά μοτίβα ατροφίας του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη γήρανση και τις νευροεκφυλιστικές ασθένειες, από τα οποία μπορούν να εξαχθούν ενδιαφέρουσες προβλέψεις.

Πριν από οκτώ χρόνια, οι ερευνητές με επικεφαλής τον δρα Zhijian Yang από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια ξεκίνησαν να χρησιμοποιούν μεθόδους βαθιάς μάθησης για να εντοπίσουν μοτίβα σε εικόνες μαγνητικής τομογραφίας που χαρακτηρίζουν τους γηράσκοντες εγκεφάλους. Τώρα δημοσίευσαν τα αποτελέσματα της εργασίας τους στο επιστημονικό περιοδικό "Nature medicine".

Αυτές οι σταδιακές αλλαγές είναι μόλις και μετά βίας αναγνωρίσιμες από το ανθρώπινο μάτι. Ωστόσο, οι αλγόριθμοι που εκπαιδεύτηκαν από τους ερευνητές για την ανάλυση εικόνων μαγνητικής τομογραφίας εγκεφάλου κατέστησαν δυνατή την αναγνώριση πέντε διακριτών μοτίβων.

Με βάση τις μαγνητικές τομογραφίες εγκεφάλου 1150 υγιών ανθρώπων ηλικίας 20 - 49 ετών και 8.992 ηλικιωμένων ενηλίκων -μεταξύ των οποίων πολλοί που είχαν αναπτύξει γνωστική εξασθένιση- ο αλγόριθμος ήταν τελικά σε θέση να αναγνωρίσει επαναλαμβανόμενα χαρακτηριστικά των εγκεφάλων που γερνούν.

Συμπεριλαμβάνοντας σχεδόν 50.000 άτομα που συμμετείχαν σε διάφορες μελέτες σχετικά με τη γήρανση και τη νευρολογική υγεία, οι ερευνητές μπόρεσαν αρχικά να ορίσουν πέντε πρωταρχικές διαστάσεις (δείκτες R) της ατροφίας του εγκεφάλου: Υποφλοιώδης ατροφία (R1), ατροφία του μέσου κροταφικού λοβού (R2), παρακροταφική ατροφία (R3), διάχυτη ατροφία του φλοιού (R4) και περισυλβική ατροφία (R5).

Σε αυτή τη βάση, εντοπίστηκαν και ποσοτικοποιήθηκαν για κάθε άτομο τα μοτίβα της εγκεφαλικής ατροφίας με τη μέτρηση των δεικτών R.

Τρόπος ζωής, κλινικοί και γενετικοί παράγοντες

Μέσω συσχετίσεων με βιοϊατρικούς, παράγοντες του τρόπου ζωής και γενετικούς παράγοντες, οι ερευνητές απέκτησαν πληροφορίες για την αιτιολογία των παρατηρούμενων αλλαγών. Βρήκαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ των δεικτών R και διαφόρων δημογραφικών, κλινικών, τρόπου ζωής και γενετικών παραγόντων.

Για παράδειγμα, οι δείκτες R2 και R3 συσχετίζονται έντονα με τη γνωστική έκπτωση, που κυμαίνεται από το γνωστικά φυσιολογικό έως την ήπια γνωστική διαταραχή και την άνοια. Οι δείκτες συσχετίστηκαν επίσης με βιοδείκτες της νόσου Αλτσχάιμερ, όπως το αμυλοειδές.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης σαφείς συσχετίσεις μεταξύ ορισμένων προτύπων ατροφίας του εγκεφάλου και διαφόρων φυσιολογικών και περιβαλλοντικών παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της κατανάλωσης αλκοόλ και του καπνίσματος, καθώς και διαφόρων γενετικών και βιοχημικών υπογραφών.

Επιπλέον, βρέθηκαν σημαντικές θετικές συσχετίσεις μεταξύ των όγκων των υπερεντάσεων της λευκής ουσίας και των δεικτών R2 έως R5. Και οι πέντε δείκτες R παρουσίασαν σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ τους, με τις ισχυρότερες συσχετίσεις να παρατηρούνται μεταξύ των R3, R4 και R5.

Ο δείκτης R5 υποδηλώνει υψηλό κίνδυνο θνησιμότητας λόγω της ισχυρής συσχέτισής του με νευροψυχιατρικούς, καρδιαγγειακούς και συστηματικούς παράγοντες υγείας.

Γενετικά ευρήματα

Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης 73 γονιδιακούς τόπους που σχετίζονται με τους πέντε δείκτες R, ορισμένοι από τους οποίους δεν είχαν προηγουμένως συσχετιστεί με κλινικά χαρακτηριστικά.

Αυτά τα γενετικά ευρήματα θα μπορούσαν να δώσουν πληροφορίες για μελλοντικές στρατηγικές έρευνας και θεραπείας, ιδίως για την κατανόηση της γενετικής βάσης της ετερογένειας της γήρανσης του εγκεφάλου.

Πηγές:
Nature Medicine