人之智慧，源于大腦。毫無(wú)疑問(wèn)，大腦是人體最復(fù)雜的器官，記憶、語(yǔ)言和情緒均源自于大腦的一系列電生理活動(dòng)。值得注意的是，多項(xiàng)研究表明，性別差異、經(jīng)濟(jì)水平和污染物暴露等因素會(huì)影響大腦的衰老速度，導(dǎo)致大腦年齡領(lǐng)先于實(shí)際年齡。
2024年8月，國(guó)際頂尖醫(yī)學(xué)期刊 Nature Medicine 發(fā)表了一項(xiàng)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(guò)基于人工智能（AI）設(shè)計(jì)的“大腦時(shí)鐘”量化了大腦年齡和實(shí)際年齡之間的差異，由此判斷一個(gè)人的大腦是否比實(shí)際年齡衰老得更快。這個(gè)大腦時(shí)鐘顯示，女性、不平等程度較高的國(guó)家以及拉美地區(qū)國(guó)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(huì)發(fā)展之間的聯(lián)系，并指導(dǎo)相關(guān)大腦疾病的預(yù)防和治療。
隨著年齡的增長(zhǎng)，大腦會(huì)發(fā)生動(dòng)的功能變化，準(zhǔn)確繪制這些變化的軌跡及其與實(shí)際年齡的關(guān)系，對(duì)于理解衰老過(guò)程、多層次差異和大腦疾?。ɡ绨柎暮Ｄ?、認(rèn)知障礙）至關(guān)重要。
性別差異是是影響大腦變化的關(guān)鍵因素，對(duì)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(huì)進(jìn)一步影響大腦健康。然而，迄今為止還沒(méi)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(zhì)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(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)評(píng)估一種復(fù)雜形式的功能連接來(lái)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(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而下降。研究團(tuán)隊(duì)利用了來(lái)自15個(gè)國(guó)家的數(shù)據(jù)：7個(gè)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(gè)不屬于拉丁美洲或加勒比地區(qū)（中國(guó)、日本、美國(guó)、意大利、希臘、土耳其、英國(guó)和愛(ài)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(rèn)知障礙（癡呆癥的前兆）。
研究團(tuán)隊(duì)使用功能性磁共振成像（fMRI）或腦電圖（EEG）測(cè)量了參與者在休息時(shí)的大腦活動(dòng)，前者用于測(cè)量大腦中的血流量，后者用于測(cè)量腦電波活動(dòng)，并將這些數(shù)據(jù)輸入兩個(gè)深度學(xué)習(xí)（Deep Learning）模型中，一個(gè)使用功能磁共振成像數(shù)據(jù)，一個(gè)使用腦電圖數(shù)據(jù)。
fMRI在不同數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練和測(cè)試深度學(xué)習(xí)模型
通過(guò)基于人工智能（AI）設(shè)計(jì)的“大腦時(shí)鐘”，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算了每個(gè)人大腦的功能連接，并推算出每個(gè)人的大腦年齡差距——從功能連接中估算出他們的實(shí)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(shí)鐘模型顯示，患有阿爾茨海默病或其他類(lèi)型癡呆癥的人比輕度認(rèn)知障礙和健康對(duì)照組的人有更大的大腦年齡差距。更值得關(guān)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(jié)構(gòu)性社會(huì)經(jīng)濟(jì)不平等、長(zhǎng)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(guān)，尤其是在拉丁美洲人群中。
群體、性別和宏觀社會(huì)對(duì)大腦年齡差距的影響
更重要的是，大腦時(shí)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(guó)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(guó)家的男性有著更大的大腦年齡差距。
總而言之，這項(xiàng)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(dú)立于實(shí)際年齡的，具體與你住在哪里、做什么工作、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平，以及居住環(huán)境中的污染程度等復(fù)雜因素相關(guān)，而生活在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不平等的女性更是其中的弱勢(shì)群體。因此，任何想要促進(jìn)人民大腦健康的國(guó)家，都必須解決性別不平等和社會(huì)經(jīng)濟(jì)不平等問(wèn)題。
據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)目前正在進(jìn)一步調(diào)查大腦年齡差距是否與經(jīng)濟(jì)收入密切有關(guān)，他們比較了亞洲國(guó)家和美國(guó)人群的大腦年齡差距，并添加了“表觀遺傳時(shí)鐘”的數(shù)據(jù)，這種時(shí)鐘通過(guò)檢測(cè)DNA的甲基化修飾來(lái)評(píng)估生物學(xué)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(lèi)大腦生物多樣性基礎(chǔ)上的個(gè)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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