上午九点左右，在西北纪念医院Arkes大厦18楼，一位研究参与者在地板上来回踱步。
在俯瞰下方繁忙通勤者的无菌房间里，她快步走向一块灰色瓷砖，用脚掌轻轻点击，转身大步走回房间另一端约12米处的匹配标记。
滴答。
计时器的声音盖过了参与者运动鞋的吱吱声。四分钟后，实习临床医生兼研究协调员马洛里·哈伯德(Mallory Hubbard)提示参与者已经完成了第30圈，还剩两分钟。
"你们为什么不使用跑步机？"参与者指着占据房间的两台机器问道。
哈伯德解释说，在跑步机上身体位置过于固定，无法追踪步态——即个人特定的行走模式。
事实上，步态在生理学上相当复杂。它是西北大学医学人类长寿诊所（位于波托斯纳克长寿研究所内）研究人员正在研究的生物年龄信号之一，旨在了解人类如何衰老以及如何更健康地延长寿命。
根据未参与该研究的石溪大学神经学教授兼系主任乔·弗格赫斯(Joe Verghese)的说法，行走是由大脑和脊髓执行的自动过程。但当环境改变时，例如在黑暗的街道上或不平坦的人行道上，以及随着年龄增长或发展出影响大脑或脊柱的疾病时，这一过程变得更具挑战性。
将这一过程进行测量，便将穿过房间这样普通的动作转化为年龄的生物标志物。波托斯纳克长寿研究所所长道格拉斯·沃恩(Douglas Vaughan)表示，一个人的行走速度是其生物年龄和整体健康的"极其强大的指标"。
在进行步行测试前，参与者需要完成一系列评估，包括神经感觉、心血管和肺功能测试以及基于血液的生物标志物，以测量他们的衰老程度。这些测试的综合结果确定了参与者的"生物年龄"，即分子和细胞层面衡量身体老化过程造成磨损的指标。这一估计可以预测某人剩余的寿命。
相比之下，参与者的实际年龄是指一个人绕太阳运行的年数。然而，生物年龄可能超过实际年龄。步态只是理解这些测量差异的拼图中的一块。
智能手机与人工智能如何解码人们的行走方式
定义步态中的衰老很困难，因为没有两个人的行走方式完全相同，雪莉·瑞安能力实验室(Shirley Ryan AbilityLab)的机器学习运维工程师卡彦·阿布杜(Kayan Abdou)表示。该实验室不使用对照组，而是专注于识别步态中的"异常"。
为了分析参与者步态的速度和运动，该实验室与雪莉·瑞安能力实验室的物理医学和康复教授詹姆斯·科顿(James Cotton)合作。科顿正在开发一种独特的人工智能软件工具，分析关节运动、行走速度和质量。最终目标是通过预测一个人基于其运动方式的生物年龄，创建一个新的"运动年龄"。
"要达到仅仅通过观察人们如何移动就能理解其健康状况的程度，我们还有很长的路要走，而这正是我的目标，"科顿说。
当参与者完成一系列10项评估时，安装在三脚架上的智能手机会记录他们的动作，同时一个小传感器环绕在他们的臀部。这些测量包括六分钟的"耐力"步行、握力、步速和平衡测试。
实验室的工程师和研究人员随后上传并处理测试数据，进行生物力学分析。科顿表示，对于拍摄参与者的每一帧视频，人工智能算法通过在可见特征（如右膝或左脚踝）上放置数字点来检测身体上的87个关键点，以标记2D关节位置。
但这只是第一步。科顿表示，系统将分析"更进一步"，不仅预测关节在空间中的存在位置，还计算生物力学关节角度。
研究的软件在模型中嵌入物理约束，以区分现实运动与不可能的运动。
处理数据后，系统在参与者身上叠加数字骨架，准确描绘他们的移动方式以及每个关节运动的细微细节。阿布杜表示，当研究人员随时间测量这些参数时，参与者的行走方式可以反映其健康状况。
匹兹堡大学健康与康复科学教授詹妮弗·布拉奇(Jennifer Brach)（未参与该研究）表示，当一个人行走时，他们的步伐"非常有节奏"。这意味着每一步的步长和步时相似，布拉奇补充道。例如，如果一个人在某人行走时每次迈步都拍手，应该是一个有规律的节拍。当这种有节奏的拍手不规律时，就是健康下降的指标。
一种异常是脚趾拖地，或左右脚离地高度的微小差异。与衰老有显著统计关联的是步态不对称性——下肢运动方式、每步距离和步速的差异。
例如，经历过中风的参与者通常一侧身体较弱，识别肢体运动的不对称性是其疾病恢复或恶化的有力指标。通过比较左右腿的步长和步速，该模型可以确定身体的哪一侧受影响更大。
"它可以告诉我们关于他们的大脑健康、肌肉健康，甚至平衡和衰老的信息，"科顿说。
旧健康指标的新工具
尽管该诊所的人工智能工具是新的，但研究人员表示，步态与健康结果之间的联系并非如此。科学家长期以来一直将行走速度和步态模式作为衰老的指标，智能手机上也有许多商用步态移动应用程序。
一个人的步速通常从中年开始逐渐下降，之后继续缓慢下降。然而，弗格赫斯表示，在没有疾病的情况下，下降速度通常非常缓慢。
尚不明确的是，新方法是否比研究中已使用的更简单的步态测量方法提供有意义的优势。
"我认为这将是量化衰老的另一个工具，"弗格赫斯说，"问题是它是否比现有的更好。"
虽然实验室继续研究该工具如何指导健康结果的干预措施，但布拉奇表示，步行模式可以通过锻炼得到改善。当活动能力提高时，患者通常会看到跌倒和住院风险降低。
"通过干预他们的行走，他们会有更好的结果，"她说，"对我来说，这意味着他们生活得更好，可能也更长寿。"
拓展长寿科学
沃恩表示，西北大学医学人类长寿诊所是在全国高端健康和长寿诊所蓬勃发展之际成立的。仅美国就有约800家诊所，根据A4M医学重新定义的数据，2021年至2022年间，全球对长寿诊所的投资翻了一番多。沃恩表示，这些诊所中的许多都采用"自助"模式，销售缺乏有效证据支持的补充剂或疗法。
然而，沃恩表示，人类长寿诊所不属于这一范畴。
"有时费用可能非常昂贵，而且会给人们提供许多未经测试和未经证实的疗法，而我们不是这样，"沃恩说，"我们关注的是科学。"
大学的研究人员正在追求更雄心勃勃的目标：理解我们为何以及如何衰老。
波托斯纳克长寿研究所研究员贝迪尔汗·博兹特佩(Bedirhan Boztepe)表示，使西北大学实验室与众不同的是其对高危人群的重视。今年，研究人员将启动一项涉及慢性HIV感染患者的研究，测试一种膳食补充剂是否能重置肠道微生物组并可能改变其寿命。
该研究所还计划研究一组儿童癌症幸存者，以检查辐射和化疗是否可能加速了生物衰老。沃恩表示，如果发现加速衰老，研究人员希望探索减缓衰老的方法。
该诊所希望构建一个能代表芝加哥人口的样本。项目负责人凯瑟琳·霍华德(Kathleen Howard)表示，在一个拥有全国最大社区预期寿命差距的城市中，代表性尤为重要。
根据纽约大学朗格尼健康分析，在芝加哥的斯特里特维尔(Streeterville)社区，居民平均寿命约为90岁。仅仅向南九英里，在恩格尔伍德(Englewood)，预期寿命骤降至约60岁。目前，诊所的参与者样本偏向于高收入、白人个体。但研究人员希望今后能扩大多样性。
"这是我们想要弥补的差距，"霍华德说，"我们希望确保我们所做的对那里的人有效，而不是对这里能负担得起好食物、绿地以及金钱能买到的所有东西的人有效。"
全球步行走廊
目前，芝加哥是该行动的中心。但沃恩最终希望在全球范围内复制实验室模式，确保芝加哥或美国不是世界上唯一能够实施减轻健康结果干预措施的地方。在医学的其他领域，临床医生依赖先进技术。该诊所简单、仅需秒表的方法使沃恩将长寿实验室扩展到每个大陆的宏伟愿景更容易实现。
"在日本做。在南美洲做。在南非做。在任何地方做，"沃恩说，"跨越这些边界，那些种族、文化、气候边界，看看我们是否能找到一些无论你住在哪里都有效的共同干预措施。"
为此，世界各地的实验室将遵循相同的协议、培训和试验来收集可比较的数据，每个实验室将进行自己量身定制的临床试验。
博兹特佩表示，一些实验室可能有一两件昂贵的设备，但其他测试可以轻松设置，使步态分析成为可访问性的例子。然后可以在有时在遗传、社会经济和环境方面不同的地理人群中测试这些协议。
"芝加哥的人与日本的人完全不同，"博兹特佩说，"大图景是使这些实验室具有可扩展性。"
与日本的合作已经开始他们自己的临床试验，沃恩预测南非和英国的实验室将在2026年内投入运行。
沃恩表示，为了让一个学术中心成为长寿诊所，它必须分享"类似的哲学和行动原则"。这种哲学包括致力于科学严谨性并为弱势群体开展工作。
沃恩强调这种严谨性，因为长寿科学经常被试图帮助已经健康的人使用未经科学验证的方法逃避死亡的努力所扭曲。
"我们确实试图强调，我们不是为世界前1%的人做这件事，"沃恩说。
博兹特佩表示，在五年内，他希望将有一个联盟，参与的实验室通过拥有广泛的协议和培训共享对公共数据库的访问。这将使研究人员能够比较不同人群的衰老轨迹。但各个站点也可以根据其人群调整研究，以应对与其国家相关的健康结果。
尽管这些研究处于初步阶段，但科顿表示，他认为运动可能是生物年龄的"最有意义的版本"。
"我想如果我的心脏内部很糟糕，我可能不喜欢那样，"他说，"但作为在环境中移动的人类，我真正关心的是我能否做好我想做的事情，走出家门，参与社交活动。"
他表示，这种区别反映了寿命和健康寿命之间的差异。尽管还需要额外的研究，但科顿表示，他有信心定义"运动年龄"是可能的。
"还有很多工作要做，"科顿说，"我非常看好我们将能够开发出有意义的运动年龄。"
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