人之智慧，源于大腦。毫無疑問，大腦是人體最復雜的器官，記憶、語言和情緒均源自于大腦的一系列電生理活動。值得注意的是，多項研究表明，性別差異、經(jīng)濟水平和污染物暴露等因素會影響大腦的衰老速度，導致大腦年齡領先于實際年齡。
2024年8月，國際頂尖醫(yī)學期刊 Nature Medicine 發(fā)表了一項題為：Brain clocks capture diversity and disparities in aging and dementia across geographically diverse populations 的研究論文。
該研究通過基于人工智能（AI）設計的“大腦時鐘”量化了大腦年齡和實際年齡之間的差異，由此判斷一個人的大腦是否比實際年齡衰老得更快。這個大腦時鐘顯示，女性、不平等程度較高的國家以及拉美地區(qū)國家的人的大腦衰老速度更快。這些發(fā)現(xiàn)有助于理解大腦健康與性別、污染物和社會發(fā)展之間的聯(lián)系，并指導相關大腦疾病的預防和治療。
隨著年齡的增長，大腦會發(fā)生動的功能變化，準確繪制這些變化的軌跡及其與實際年齡的關系，對于理解衰老過程、多層次差異和大腦疾?。ɡ绨柎暮Ｄ?、認知障礙）至關重要。
性別差異是是影響大腦變化的關鍵因素，對阿爾茨海默病的研究表明，女性大腦萎縮的速度比男性快，并且性別不平等會進一步影響大腦健康。然而，迄今為止還沒有研究探索腦年齡異常的范圍，包括跨地理區(qū)域、性別之間的人口異質性的影響，以及從大腦健康到疾病的連續(xù)統(tǒng)一體。
在這項最新研究中，研究團隊通過評估一種復雜形式的功能連接來觀察大腦衰老。功能連接是衡量大腦區(qū)域相互作用程度的一種方法，它通常會隨著年齡的增長而下降。研究團隊利用了來自15個國家的數(shù)據(jù)：7個屬于拉丁美洲或加勒比地區(qū)（墨西哥、古巴、哥倫比亞、秘魯、巴西、智利和阿根廷），8個不屬于拉丁美洲或加勒比地區(qū)（中國、日本、美國、意大利、希臘、土耳其、英國和愛爾蘭）。
研究模式圖
研究數(shù)據(jù)集共囊括了5306名參與者，其大腦健康程度也各不相同，有些人很健康，有些人則患有阿爾茨海默病或其他形式的神經(jīng)退行性疾病，有些人僅患有輕度認知障礙（癡呆癥的前兆）。
研究團隊使用功能性磁共振成像（fMRI）或腦電圖（EEG）測量了參與者在休息時的大腦活動，前者用于測量大腦中的血流量，后者用于測量腦電波活動，并將這些數(shù)據(jù)輸入兩個深度學習（Deep Learning）模型中，一個使用功能磁共振成像數(shù)據(jù)，一個使用腦電圖數(shù)據(jù)。
fMRI在不同數(shù)據(jù)集上訓練和測試深度學習模型
通過基于人工智能（AI）設計的“大腦時鐘”，研究團隊計算了每個人大腦的功能連接，并推算出每個人的大腦年齡差距——從功能連接中估算出他們的實際年齡與大腦年齡的差異。例如，兩者相差10歲意味著你的大腦的功能連接與比你大10歲的人大致相同。
大腦時鐘模型顯示，患有阿爾茨海默病或其他類型癡呆癥的人比輕度認知障礙和健康對照組的人有更大的大腦年齡差距。更值得關注的是，拉丁美洲和加勒比地區(qū)的參與者比其他地區(qū)的參與者的大腦年齡差距更大。
另外通訊作者 Agustin Ibanez 教授表示，拉丁美洲是世界上最不平等的地區(qū)之一，這就是為什么該地區(qū)的人的大腦衰老得更快。換而言之，結構性社會經(jīng)濟不平等、長期暴露于空氣污染等不健康因素與更大的大腦年齡差距有關，尤其是在拉丁美洲人群中。
群體、性別和宏觀社會對大腦年齡差距的影響
更重要的是，大腦時鐘模型還揭示了大腦年齡的性別差異：生活在性別高度不平等國家的女性，尤其是拉丁美洲和加勒比地區(qū)的女性，往往比這些國家的男性有著更大的大腦年齡差距。
總而言之，這項發(fā)表于 Nature Medicine 的研究表明，大腦的衰老速度在一定程度上是獨立于實際年齡的，具體與你住在哪里、做什么工作、社會經(jīng)濟水平，以及居住環(huán)境中的污染程度等復雜因素相關，而生活在社會經(jīng)濟不平等的女性更是其中的弱勢群體。因此，任何想要促進人民大腦健康的國家，都必須解決性別不平等和社會經(jīng)濟不平等問題。
據(jù)悉，研究團隊目前正在進一步調查大腦年齡差距是否與經(jīng)濟收入密切有關，他們比較了亞洲國家和美國人群的大腦年齡差距，并添加了“表觀遺傳時鐘”的數(shù)據(jù)，這種時鐘通過檢測DNA的甲基化修飾來評估生物學年齡。最終， 他們希望這些數(shù)據(jù)有助于建立在世界各地人類大腦生物多樣性基礎上的個性化醫(yī)療方法。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41591-024-03209-x
https://www.nature.com/articles/d41586-024-02770-2
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