实际年龄、生理年龄和性别会影响不同大脑区域的萎缩

随着年龄的增长，人类的脑容量会减少，40岁后，每10年估计会减少5%。但这一估计掩盖了个体生理机能在功能性大脑衰老方面所起的作用。

利用先进的分析工具巴克研究所(Buck Institute)和加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的研究人员利用容量核磁共振成像(volumetric mri)和十年来采集的血液免疫样本，对554名患者进行了分析。

这项研究的结果，出现在美国国家科学院院刊，表明大脑功能网络受到年龄、性别和血液免疫因素的不同影响。

由生物信息学科学家尼古拉·马尔科夫博士领导的研究人员首先研究了血液循环血液蛋白质，发现炎症蛋白浓度随年龄增长而增加的模式，这一过程被称为“炎症-衰老”。与衰老的相关性是如此明显，以至于科学家们仅仅通过分析这些蛋白质的浓度分布，就能以惊人的精度预测一个人的实际年龄。这种测量方法被称为CyClo或“细胞因子时钟”。

研究人员发现，细胞因子时钟和大脑萎缩都遵循不同的轨迹，这取决于性别，女性的细胞因子时钟滴答更快，尽管她们总体上更不受大脑萎缩的影响。

“这项工作打破了黑盒资深作者、巴克研究所副教授大卫·弗曼博士说。“我们现在能够区分由衰老引起的脑萎缩和由慢性炎症引起的脑萎缩。

“基本上，如果我们排除时间的因果关系，如果一个人有严重的炎症，他的大脑某些区域就会变小。此外，通过识别大脑衰老的炎症生物标志物，我们有了早期诊断和预防年龄相关神经退行性疾病的潜在目标。”

研究结果基于典型相关分析。这项技术允许研究人员从同一个人身上收集两组变量，并将这些变量对特定结果的影响解耦，在这种情况下，是功能相连的大脑区域。它还能让科学家们在同一个人身上看到这些参数是如何相互关联的。

研究人员在这项研究中分析了三个参数——年龄、性别和循环周期——以及七个循环周期的体积测量大脑功能网络在同一个数据集中。马尔科夫说，相关函数揭示了有趣的观察结果。

在人群中测量的实足年龄的可变性与致力于运动控制和身体感知的大脑网络的体积构建了最强的相关函数。被试性别与视觉系统、腹侧注意和额顶神经网络相关。以细胞因子时钟CyClo为代表的生物年龄与边缘注意力网络、默认模式和背侧注意力网络的相关性最大，这些网络与一个人在特定任务上的注意力定向有关。

马尔可夫说:“这项研究的意义不仅在于我们将细胞因子时钟映射到灰质上，还在于我们通过观察功能网络来做到这一点，这些功能网络是神经元共同放电、共同工作、相互连接和相互作用的区域。”“我们还发现，尽管这些网络分布在整个大脑中，但它们在变老过程中有共同的脆弱性。”

Markov说，下一个挑战是了解这些免疫循环蛋白如何直接影响衰老的大脑，以及为什么大脑的某些部分对外周炎症比其他部分更敏感。他说，在血液样本中出现的最有效的免疫蛋白，或细胞因子/趋化因子，包括IL-6和TNF α，它们与癌症有关慢性炎症以及VEGF和PLGF，它们似乎对血管系统的健康至关重要，尤其是小毛细血管。

研究人员还发现了MCP-1、Vcam-1和Eotaxin-1，它们是随着年龄变化而变化的趋化因子，可以吸引血液中的免疫细胞穿过脑血屏障。马尔科夫说，当这些趋化因子穿过脑血屏障时，它们会引起小胶质细胞的激活，这是神经退行性过程的潜在启动器。

展望未来，弗曼看到了科学的两个潜在用途:“一旦我们确定了最受影响的网络也映射到认知障碍被诊断为阿尔茨海默氏症或轻度认知障碍的人，然后我们有一个诊断测试。下一个机会涉及到的问题是，我们是否可以修改这些细胞因子的组合，以帮助个体更有弹性，避免在这些不同的领域的衰退大脑我们看到了功能的下降。”