Tissue- and compartment-resolved brain age reveals vascular-metabolic and neurodegenerative aging
本研究引入了一种分区解析的脑龄框架，该框架区分了白质中的血管代谢性老化与灰质中的神经退行性老化，揭示了白质年龄受心血管代谢风险和 tau 病理驱动，并提供了超越传统灰质评估的见解。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
人类大脑的衰老并非像机器那样以统一的速度简单地损耗。相反，它是一个复杂的景观，不同的区域以不同的速度和原因发生退化。几十年来，科学家一直试图通过将一个人的实际年龄与根据 MRI 扫描预测出的“大脑年龄”进行比较，来衡量一个人的大脑衰老速度。传统上，这些预测几乎完全集中在大脑的灰质上——即充满神经细胞体、负责思考和记忆的外层。然而，大脑还包含庞大的白质网络，即连接这些细胞的绝缘布线，白质对血流和代谢健康高度敏感。了解这两种组织是共同衰老还是各自独立衰老至关重要，因为这可以揭示一个人的认知能力下降更多是由血管问题（如高血压）驱动，还是由与阿尔茨海默病相关的特定蛋白质斑块所驱动。
一项新研究通过将这两种组织视为衰退过程中的两个不同伙伴，而非一个整体，向前迈出了重要一步。研究人员分析了来自英国生物样本库（UK Biobank）的近 27,000 人以及来自阿尔茨海默病神经影像学计划（ADNI）的近 1,000 名参与者的脑部扫描数据。研究人员并没有仅仅寻找明显的损伤或计数可见的病灶，而是开发了一种精密的方法，来测量肉眼无法察觉的细微、弥漫性的白质变化。通过结合两种不同类型的 MRI 扫描数据——一种用于绘制灰质图谱，另一种用于捕捉白质的纹理——他们为每种组织类型都创建了独立的“时钟”。这种方法使他们能够看到，大脑的衰老故事实际上是同时发生的两个不同的故事。
研究人员发现，白质的衰老与人体血管和代谢的健康密切相关。在 65 岁以下的人群中，较高的“白质年龄”（即组织看起来比实际年龄更老）与高血压、肥胖、糖尿病和吸烟等风险密切相关。这种联系如此清晰，以至于白质年龄充当了一个桥梁，解释了这些身体健康风险是如何转化为晚年思维和记忆问题的。有趣的是，这种联系在环绕大脑充满液体的脑室周围的深层白质区域最为强烈，而该区域是已知易受小血管疾病影响的区域。相比之下，灰质的衰退与这些血管风险的联系要弱得多，这表明大脑的外层并不是血压和代谢留下最早痕迹的主要场所。
当团队观察阿尔茨海默病的进展时，这两种组织又讲述了不同的故事。随着疾病从轻度认知障碍进展到完全的阿尔茨海默病，灰质和白质似乎都在加速衰老，但它们是由不同的生物力量驱动的。灰质的衰老与淀粉样蛋白斑块（这是该疾病的一种特征性黏性蛋白质团块）的堆积紧密相关。然而，白质则与 Tau 蛋白缠结（一种破坏细胞间通信的扭曲纤维）有着更强的联系。这种区别至关重要，因为它表明，虽然灰质可能是淀粉样蛋白发挥作用的舞台，但白质则是被 Tau 蛋白缠绕的布线，甚至可能在外部层显示出严重损伤之前，就破坏了大脑的通信网络。
该研究还挑战了这样一个观点，即我们需要寻找脑部扫描中明显的、明亮的损伤点才能理解白质健康。研究人员证明，他们的方法可以从“看起来正常”的白质中获取有价值的信息，检测到传统扫描会遗漏的细微信号变化。这些细微的变化，研究人员将其描述为组织纹理的弥漫性改变，与预测一个人大脑衰老程度的可见病灶同样重要。这意味着，大脑对血管压力和神经退行性变的脆弱性是一个连续的光谱，在医生能在标准图像上看到清晰病灶之前，就会从组织质量的隐形转变开始。
通过将大脑划分为这些特定组织的组成部分，这项研究为为什么两个同龄人可能拥有如此不同的脑部健康状况提供了更清晰的解释。一个人可能表现为布线（白质）年轻但思考中心（灰质）老化的状态，而另一个人则可能相反。研究结果表明，在中年时期保护大脑血管可以特别有助于保护白质，从而可能延迟认知能力的下降。同时，了解白质与 Tau 蛋白病理之间的独特关系，可以帮助科学家开发更好的追踪阿尔茨海默病早期迹象的方法。最终，这项工作使该领域从一个代表“大脑年龄”的单一、模糊的数字，转向了一张详细的地图，揭示了大脑不同组织独特的、平行的旅程。
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