研究人员开发了一种新工具,仅通过一次脑部扫描就能读取一个人的衰老速度。
该扫描可以在症状出现之前发现未来疾病的迹象,如痴呆。那些衰老更快的人记忆力较弱,健康问题更多,甚至早逝的风险也更高。这一工具在不同国家和背景的人群中均有效,使其更具前景。研究结果发表在《自然·衰老》期刊上。
科学家们希望它能帮助发现早期预警信号,并在为时未晚之前测试新的治疗方法。
你是否注意到,有些人随着年龄增长仍然保持敏锐和活跃,而另一些人则比预期更早地开始衰退?衰老对每个人来说并不相同。
“我们随着年龄增长的方式与我们围绕太阳转了多少圈完全不同,”杜克大学心理学和神经科学教授Ahmad Hariri说。
现在,来自杜克大学、哈佛大学和新西兰奥塔哥大学的科学家们创造了一种强大的新工具,可以显示一个人真正衰老的速度。而且只需要一张大脑的快照。
通过一次MRI扫描,该工具可以估计一个人晚年患慢性病的风险,远远早于任何症状出现的时间。这种早期洞察可以帮助人们改变生活方式和饮食习惯,从而更长久地保持健康。
对于老年人,该扫描甚至可以预测谁可能会患上痴呆和其他与年龄相关的疾病。越早识别这些风险,减缓或管理它们的机会就越大。
“真正令人兴奋的是,我们使用了中年时期收集的数据捕捉到了人们的衰老速度,”Hariri说。“这正在帮助我们预测年纪更大的人群中的痴呆诊断。”
找到减缓与年龄相关衰退的方法是帮助人们活得更健康、更长寿的关键。但首先,“我们需要弄清楚如何以准确的方式监测衰老,”Hariri说。
已经开发了几种算法来测量一个人的衰老状况。但大多数这些“衰老时钟”依赖于在单一时间点从不同年龄段的人群中收集的数据,而不是随着时间推移跟踪同一批人,Hariri解释道。
“看起来像是更快衰老的现象可能只是因为他们接触到铅汽油或香烟烟雾等特定于他们那一代的因素,”Hariri说。
他补充道,挑战在于提出一种衡量衰老进程速度的方法,这种方法不会受到与衰老无关的环境或历史因素的干扰。
为此,研究人员利用了自出生以来一直被研究的约1,037人的数据,这些人参与了新西兰丹尼丁市开展的丹尼丁研究(Dunedin Study),参与者出生于1972年至1973年间。
每隔几年,丹尼丁研究的研究人员会检查参与者的血压、体重指数、血糖和胆固醇水平、肺和肾功能以及其他指标——甚至包括牙龈退缩和蛀牙。
他们利用近20年来这些健康指标的整体变化模式生成了一个评分,用以反映每个人的衰老速度。
新工具名为DunedinPACNI,经过训练,可以仅通过860名丹尼丁研究参与者45岁时的一次脑部MRI扫描信息来估算这一衰老速度评分。
接下来,研究人员用它分析了来自英国、美国、加拿大和拉丁美洲其他数据集中的人们的脑部扫描。
在所有数据集中,他们发现按照这一标准衰老更快的人在认知测试中表现更差,并且海马体(一个对记忆至关重要的大脑区域)萎缩得更快。
更令人担忧的是,他们在晚年也更容易经历认知能力下降。
在一项分析中,研究人员检查了来自北美阿尔茨海默病风险研究的624名年龄在52至89岁之间的个体的脑部扫描。
那些在加入研究时被认为衰老最快的人在未来几年中患痴呆症的可能性高出60%。他们的记忆和思维问题也比衰老较慢的人更早出现。
当团队第一次看到结果时,“我们的下巴都掉到了地上,”Hariri说。
研究人员还发现,DunedinPACNI评分表明衰老更快的人整体健康状况更可能下降,不仅仅是大脑功能。
衰老更快的人更加虚弱,更容易出现与年龄相关的健康问题,例如心脏病发作、肺病或中风。
与平均衰老速度的人相比,衰老最快的人在未来几年内被诊断出患有慢性病的可能性高出18%。
更令人震惊的是,研究人员发现,他们在此期间内死亡的可能性比衰老较慢的人高出40%。
“大脑和身体衰老之间的联系非常有说服力,”Hariri说。
衰老速度与痴呆之间的关联在模型训练之外的其他人口统计和社会经济群体中同样显著,包括来自拉丁美洲的样本以及英国的低收入或非白人参与者。
“似乎它捕捉到了一些所有大脑中都反映出来的东西,”Hariri说。
这项工作之所以重要,是因为全世界的人们正活得更久。在未来几十年里,65岁以上的人口数量预计将翻倍,到2050年将达到世界人口的近四分之一。
“但由于我们活得更长,不幸的是,更多的人将经历与年龄相关的慢性疾病,包括痴呆,”Hariri说。
痴呆的经济负担已经巨大。研究表明,例如,全球阿尔茨海默病护理的成本将从2020年的1.33万亿美元增长到2050年的9.12万亿美元,与影响更多人的疾病(如肺病或糖尿病)的成本相当甚至更高。
有效的阿尔茨海默病治疗方法已被证明难以捉摸。大多数获批药物可以帮助管理症状,但无法阻止或逆转疾病。
Hariri表示,迄今为止药物不起作用的一个可能原因是它们启动得太晚,当时积聚在和围绕神经细胞周围的阿尔茨海默病蛋白已经造成了太多损害。
“药物无法复活一个濒临死亡的大脑,”Hariri说。
但在未来,新工具可能使人们能够在大脑损伤变得广泛之前及早识别出可能走向阿尔茨海默病的人,并评估干预措施以阻止疾病——而无需等待数十年进行随访。
第一作者Ethan Whitman表示,除了预测我们随着时间推移患痴呆症的风险外,这个新时钟还将帮助科学家更好地理解为什么具有某些风险因素(例如睡眠不佳或心理健康状况)的人衰老方式不同。Whitman正在与Hariri以及共同作者Terrie Moffitt和Avshalom Caspi(也是杜克大学的心理学和神经科学教授)攻读临床心理学博士学位。
Whitman补充说,需要更多研究将DunedinPACNI从研究工具转变为在医疗保健领域具有实际应用的工具。
但与此同时,研究团队希望该工具能够帮助拥有脑部MRI数据的研究人员以其他基于生物标志物(如血液检测)的老化时钟无法做到的方式来测量衰老速度。
“我们真的认为它有望成为预测和评估疾病风险,尤其是阿尔茨海默病及相关痴呆症风险的关键新工具,同时也可能更好地掌握疾病的进展,”Hariri说。
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