Что ускоряет старение мозга? ИИ дает ответ.

Воздействие загрязнения воздуха и проживание в стране с высоким социально-экономическим неравенством связаны с большим разрывом между возрастом мозга и хронологическим возрастом.

Недавно разработанные «мозговые часы» могут определить, стареет ли мозг человека быстрее, чем предполагает его хронологический возраст. Часы показывают, что мозг стареет быстрее у женщин, в странах с большим неравенством и странах Латинской Америки.

«То, как стареет ваш мозг, это не просто годы. Это то, где вы живете, чем занимаетесь, ваш социально-экономический уровень, уровень загрязнения окружающей среды», — говорит Агустин Ибаньес, ведущий автор исследования и нейробиолог из Университета Адольфо Ибаньеса в Сантьяго. «Любая страна, которая хочет инвестировать в здоровье мозга людей, должна решать проблемы структурного неравенства».

Работа «действительно впечатляет», говорит нейробиолог Владимир Хачински из Западного университета в Лондоне, Канада, который не принимал участия в исследовании. Оно было опубликовано 26 августа в Nature Medicine .

Исследователи изучили старение мозга, оценивая сложную форму функциональной связности, меру степени, в которой области мозга взаимодействуют друг с другом . Функциональная связность обычно снижается с возрастом.

Авторы опирались на данные из 15 стран: 7 (Мексика, Куба, Колумбия, Перу, Бразилия, Чили и Аргентина), которые находятся в Латинской Америке или Карибском бассейне, и 8 (Китай, Япония, США, Италия, Греция, Турция, Великобритания и Ирландия), которые не являются таковыми. Из 5306 участников некоторые были здоровы, некоторые страдали болезнью Альцгеймера или другой формой деменции, а некоторые имели легкие когнитивные нарушения, предшествующие деменции.

Исследователи измеряли активность мозга участников в состоянии покоя — когда они ничего особенного не делали — с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) или электроэнцефалографии (ЭЭГ). Первый метод измеряет кровоток в мозге, а второй — активность мозговых волн .

Авторы вычислили функциональную связность мозга каждого человека и ввели эти данные в две модели глубокого обучения, обученные предсказывать возраст мозга, одну для данных фМРТ и одну для данных ЭЭГ. Затем они могли вычислить «разрыв в возрасте мозга» каждого человека — разницу между его хронологическим возрастом и возрастом мозга, оцененным по функциональной связности. Например, если разница в возрасте мозга составляет десять лет, это будет означать, что связность вашего мозга примерно такая же, как у человека на десять лет старше вас.

Модели показали, что у людей с болезнью Альцгеймера или другим типом деменции разрыв в возрасте мозга был больше, чем у людей с легкими когнитивными нарушениями и у здоровых людей из контрольной группы.

Участники из Латинской Америки или Карибского бассейна имели в среднем больший разрыв в возрасте мозга, чем представители других регионов. Латинская Америка является одним из самых неравноправных регионов в мире, говорит Ибаньес, и он считает, что именно поэтому мозг людей из этого региона стареет быстрее. Структурное социально-экономическое неравенство, воздействие загрязнения воздуха и различия в состоянии здоровья были связаны с большим разрывом в возрасте мозга, особенно у людей из Латинской Америки.

Более того, женщины, живущие в странах с высоким уровнем гендерного неравенства, особенно в Латинской Америке и Карибском бассейне, как правило, имеют более существенные различия в возрасте мозга, чем мужчины в этих странах.

По словам Хачински, просто количественное определение старения мозга в выборке, столь географически разнообразной, является феноменальным достижением. Он считает вывод о том, что разрывы в возрасте мозга различаются, обоснованным, но предупреждает, что функциональная связность — это лишь один из способов измерения здоровья мозга, и что кто-то может иметь много связей в мозге, имея, например, плохое психическое здоровье из-за таких состояний, как депрессия или тревожность. Нейробиология «не очень хороша в измерении гештальтов», говорит он.

Одним из возможных источников несоответствий в данных является диапазон аппаратов фМРТ и ЭЭГ — распределенных по 15 странам — которые поставляли сканирование мозга. Например, в странах с низким уровнем дохода могло быть более старое оборудование, которое генерировало данные более низкого качества, чем в странах с высоким уровнем дохода. Но Ибаньес не обнаружил никакой связи между более низким качеством данных и большим разрывом в возрасте мозга или большим структурным неравенством.

Теперь команда Ибаньеса изучает, связаны ли различия в возрасте мозга с национальным доходом, сравнивая различия в возрасте мозга в группах из азиатских стран и США, и добавляя данные из «эпигенетических» часов, которые измеряют биологический возраст, исследуя химические модификации ДНК . В конечном итоге Ибаньес надеется, что эти данные будут способствовать персонализированным подходам в медицине, которые основаны на полном биологическом разнообразии мозга людей по всему миру.

«Нам нужно понять это разнообразие», — говорит Ибаньес. «Мы не сможем создать по-настоящему глобальную науку о деменции, не обратившись к этому вопросу».