印第安纳大学医学院的研究人员开发了一种新方法来解读大脑的"能量网络模式"，揭示了阿尔茨海默病进展的见解。这可能有助于改善医生检测、分期和治疗患者的方式。
通过分析阿尔茨海默病神经影像计划数据库中数百人的脑部扫描和血液检测，由Paul R. Territo博士和Juan Antonio Chong Chie博士领导的团队发现了随着疾病进展，大脑网络如何重组。他们的研究结果发表在《阿尔茨海默病与痴呆症：阿尔茨海默病协会杂志》上。
该团队分析了阿尔茨海默病过程中大脑的代谢活动及其相关的功能网络，这些网络的发展结构类似于"全城电网"。
医学教授Territo表示，临床医生通常通过成像追踪葡萄糖——大脑的主要能量来源——来研究疾病期间的变化；然而，先前的方法主要集中在小范围脑区，而没有考虑它们的网络参与。
研究团队使用了一种称为"代谢功能连接组学"的方法，该方法应用图论为认知正常、轻度认知障碍早期或晚期以及患有阿尔茨海默病及相关痴呆症的人群构建"代谢网络地图"。
Territo实验室的博士后研究员Chong Chie表示："这些代谢网络显示，脑区之间的连接数量和强度并非简单地直线下降。"
"相反，网络密度和连通性在疾病阶段呈现出明显的'W'型模式，表明大脑在努力维持正常功能时经历分解和补偿阶段。"
Territo表示，该团队发现记忆、语言和其他认知功能在认知能力下降的早期和中期阶段通常表现出增加的代谢需求，这与大脑"更加努力工作"以进行补偿是一致的。
他说，随着疾病向痴呆症发展，这些相同的功能表现出明显的代谢下降，而与运动相关的网络则往往保持相对更活跃的状态。这种模式可能有助于解释为什么在许多被诊断为阿尔茨海默病的人中，记忆和语言往往比运动功能更早退化。
Territo表示，他们还发现基于性别的大脑网络如何组织和响应疾病存在明显差异。在男性中，网络模块——大脑中强烈互动的区域集群——的数量和凝聚力随着疾病进展而减少。
Territo说，在女性中，模块数量随着疾病阶段增加，导致网络结构更加碎片化。根据阿尔茨海默病协会的数据，近三分之二的美国患者是女性，而且在这些患者中，女性的疾病进展速度比男性更快。
Territo说："这些发现指向男性和女性大脑中不同的疾病模式，这可能有助于解释为什么女性受阿尔茨海默病影响的比例不成比例地高。"
研究人员还测量了区域之间的"最短路径"，这衡量了信息在大脑代谢网络中传递的效率。
他们发现，在轻度认知障碍期间，路径长度变短，这表明网络工作更高效并消耗更多能量的时期。在轻度认知障碍晚期和阿尔茨海默病期间，路径长度再次变长，效率下降。Territo表示，这些变化遵循"M"型模式，最大的峰值出现在轻度认知障碍晚期阶段。
Territo说："路径长度和网络组织的这些变化在从早期到晚期轻度认知障碍的过渡阶段最为明显，这个阶段可能对治疗干预至关重要。"
尽管这项研究分析了现有数据，并且需要额外的验证才能用于临床，但Territo表示，它指出了阿尔茨海默病护理的几个有希望的方向，例如更早、更精确的疾病分期，通过患者分层设计更好的临床试验，机制引导的治疗，以及更有意义的诊断读数。
研究人员现在计划通过将常用成像测试与基于MRI的血流测量相结合来扩展他们的工作，并将随时间跟踪人们，以观察他们的个人大脑网络轨迹如何与认知能力下降和治疗反应相关联。
Territo说："如果这些研究成功，这种基于网络的方法可以帮助将阿尔茨海默病从一种晚期诊断、追踪不精确的疾病，转变为可以更早、更准确监测，并以直接指导治疗的方式进行管理的疾病。"
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