撰文丨nagashi

編輯丨王多魚

排版丨水成文

Nature Medicine：基于人工智能開發(fā)的大腦時鐘反映了不同地域人群的大腦年齡差異，經(jīng)濟不平等地區(qū)的女性大腦衰老速度更快！

人之智慧，源于大腦。毫無疑問，大腦是人體最復(fù)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(dǎo)致大腦年齡領(lǐng)先于實際年齡。

2024年8月28日，國際頂尖醫(yī)學(xué)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(shè)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(dǎo)相關(guān)大腦疾病的預(yù)防和治療。

隨著年齡的增長，大腦會發(fā)生動的功能變化，準(zhǔn)確繪制這些變化的軌跡及其與實際年齡的關(guān)系，對于理解衰老過程、多層次差異和大腦疾?。ɡ?a class="external" href="http://www.xmqqs.cn/tag/%e9%98%bf%e5%b0%94%e8%8c%a8%e6%b5%b7%e9%bb%98" title="查看與 阿爾茨海默 相關(guān)的文章" target="_blank">阿爾茨海默病、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(zhì)性的影響，以及從大腦健康到疾病的連續(xù)統(tǒng)一體。

在這項最新研究中，研究團隊通過評估一種復(fù)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(rèn)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(xué)習(xí)（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(xùn)練和測試深度學(xué)習(xí)模型

通過基于人工智能（AI）設(shè)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(rèn)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(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(guān)，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(fù)雜因素相關(guān)，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(diào)查大腦年齡差距是否與經(jīng)濟收入密切有關(guān)，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(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大腦生物多樣性基礎(chǔ)上的個性化醫(yī)療方法。