Ligi 50 000 ajuskaneeringu analüüs on paljastanud viis erinevat aju atroofia mustrit, mis on seotud vananemise ja neurodegeneratiivsete haigustega. Analüüs seostas mustreid ka elustiili teguritega, nagu suitsetamine ja alkoholi tarbimine, samuti tervisliku seisundi ja haigusriskiga seotud geneetiliste ja verepõhiste markeritega.

Töö on "metoodiline meistriteos", mis võib oluliselt edendada teadlaste arusaamist vananemisest, ütleb Los Angelese Lõuna-California ülikooli gerontoloog Andrei Irimia, kes tööga ei osalenud. "Enne seda uuringut teadsime, et aju anatoomia muutub koos vananemise ja haigustega. Kuid meie võime seda keerulist koostoimet tabada oli palju tagasihoidlikum."

Uuring viidi läbi 15. augustil aastalLoodusmeditsiinavaldatud.

Kortsud ajus

Vananemine võib põhjustada lisaks hallidele juustele ka muutusi aju anatoomias, mis on nähtavad magnetresonantstomograafia piltidel, kusjuures mõned piirkonnad aja jooksul vähenevad või muutuvad struktuuris. Need muutused on aga peened. "Inimsilm ei suuda tajuda süstemaatiliste ajumuutuste mustreid", mis on seotud selle lagunemisega, ütleb Christos Davatzikos, Philadelphia Pennsylvania ülikooli biomeditsiinilise pildistamise spetsialist ja artikli autor.

Varasemad uuringud on näidanud, et masinõpe võib MRI andmetest eraldada vananemise peened sõrmejäljed. Kuid need uuringud olid sageli piiratud ulatusega ja hõlmasid tavaliselt suhteliselt väikese arvu inimeste andmeid.

Laiemate mustrite tuvastamiseks alustas Davatzikose meeskond uuringut, mille lõpuleviimiseks ja avaldamiseks kulus umbes kaheksa aastat. Nad kasutasid süvaõppe meetodit nimega Surreal-GAN, mille töötas välja esimene autor Zhijian Yang, kui ta oli Davatzikose laboris õpilane. Teadlased koolitasid algoritmi, kasutades aju MRI-d 1150 tervelt inimeselt vanuses 20 kuni 49 aastat ja 8992 vanemal täiskasvanul, sealhulgas paljudel kognitiivsete häiretega inimestel. See õpetas algoritmi ära tundma vananeva aju korduvaid tunnuseid, võimaldades tal luua sisemudeli anatoomilistest struktuuridest, mis muutuvad samaaegselt, mitte aga need, mis kipuvad muutuma iseseisvalt.

Seejärel rakendasid teadlased saadud mudelit ligi 50 000 inimese MRI-skaneeringutele, kes osalesid erinevates vananemise ja neuroloogilise tervise uuringutes. See analüüs andis viis diskreetset aju atroofia mustrit. Teadlased seostasid erinevat tüüpi vanusega seotud aju degeneratsiooni viie mustri kombinatsioonidega, kuigi sama haigusseisundiga inimeste vahel oli mõningaid erinevusi.

Vananemise mustrid

Näiteks dementsusel ja selle eelkäijal, kergel kognitiivsel kahjustusel, oli seos viiest mustrist kolmega. Huvitaval kombel leidsid teadlased ka tõendeid selle kohta, et nende tuvastatud mustreid võib potentsiaalselt kasutada aju edasise degeneratsiooni tõenäosuse paljastamiseks tulevikus. "Kui soovite ennustada üleminekut kognitiivselt normaalsest seisundist kergele kognitiivsele kahjustusele, oli üks asi kõige ettenägelikum," ütleb Davatzikos. "Hilisemates etappides rikastab teise [mustri] lisamine teie ennustust, mis on mõistlik, kuna see fikseerib patoloogia leviku." Teisi mustreid seostati selliste haigustega nagu Parkinsoni ja Alzheimeri tõbi, aga ka kolme mustri kombinatsiooniga, mis ennustasid tugevalt suremust.

Autorid leidsid selged seosed aju atroofia spetsiifiliste mustrite ja erinevate füsioloogiliste ja keskkonnategurite, sealhulgas alkoholitarbimise ja suitsetamise, aga ka erinevate tervisega seotud geneetiliste ja biokeemiliste tunnuste vahel. Davatzikose sõnul peegeldavad need tulemused tõenäoliselt üldise füüsilise heaolu mõju neuroloogilisele tervisele, kuna teiste organsüsteemide kahjustused võivad avaldada tagajärgi ajule.

Davatzikos hoiatab siiski, et uuring "ei tähenda, et kõike saab vähendada viiele numbrile" ja tema meeskond kavatseb töötada andmekogumitega, mis hõlmavad laiemat valikut neuroloogilisi haigusi ning millel on suurem etniline ja kultuuriline mitmekesisus.