مغز شما چند سال دارد؟ راز پیری و زوال عقل در اسکن مغزی فاش شد!
آیا میدانستید اسکن مغزی میتواند سن واقعی مغز شما را نشان دهد و خطر ابتلا به زوال عقل و بیماریهای مرتبط با پیری را پیشبینی کند؟ خبر خوب این است که ابزار جدیدی توسط محققان توسعه یافته که با تحلیل یک اسکن MRI، قادر است سرعت پیر شدن مغز را تخمین بزند و ریسک ابتلا به بیماریهای مزمن و زوال عقل را سالها قبل از ظهور علائم، پیشبینی کند.
این ابزار که برخلاف “ساعتهای پیری” سنتی، با استفاده از دادههای طولی جمعآوری شده از افراد یکسان آموزش داده شده است، سوگیریهای نسلی را حذف میکند.
به طور خلاصه، سرعت پیری مغز ارتباط مستقیمی با عملکرد شناختی ضعیفتر، کوچک شدن مناطق حافظه و افزایش خطر زوال عقل دارد. افرادی که مغزشان سریعتر پیر میشود، بیشتر در معرض ابتلا به بیماریهای مزمن قرار دارند و خطر مرگ زودرس در آنها بالاتر است.
مغز چگونه پیر میشود؟
هر کسی که در یک گردهمایی دبیرستانی شرکت کرده باشد، به خوبی میداند که برخی افراد پیر شدن را با متانت بیشتری تجربه میکنند. برخی در سنین بالا همچنان از نظر جسمی قبراق و از نظر ذهنی هوشیار هستند، در حالی که برخی دیگر زودتر از حد انتظار احساس ضعف یا فراموشی میکنند.
به گفته احمد حریری، استاد روانشناسی و علوم اعصاب در دانشگاه دوک: “نحوه پیر شدن ما با بالا رفتن سن، کاملاً متفاوت از تعداد دفعاتی است که به دور خورشید چرخیدهایم.”
ابزار جدید برای سنجش سن مغز
دانشمندان دانشگاه دوک (Duke University)، دانشگاه هاروارد (Harvard University) و دانشگاه اوتاگو (University of Otago) در نیوزیلند، ابزاری رایگان توسعه دادهاند که با بررسی تصویر فوری از مغز افراد، میتواند سرعت پیر شدن آنها را در زمانی که هنوز نسبتاً سالم هستند، تشخیص دهد.
این ابزار با استفاده از یک اسکن MRI مغزی، میتواند خطر ابتلا به بیماریهای مزمن در میانسالی را که معمولاً دههها بعد ظاهر میشوند، تخمین بزند. این اطلاعات میتواند انگیزهای برای ایجاد تغییرات در سبک زندگی و رژیم غذایی باشد که سلامت را بهبود میبخشد.
در افراد مسن، این ابزار میتواند سالها قبل از ظهور علائم، پیشبینی کند که آیا فردی به زوال عقل یا سایر بیماریهای مرتبط با افزایش سن مبتلا میشود یا خیر. این به آنها فرصت میدهد تا برای کند کردن روند پیشرفت بیماری اقدام کنند.
حریری میگوید: “نکته جالب در مورد این ابزار این است که ما با استفاده از دادههای جمعآوری شده در میانسالی، سرعت پیر شدن افراد را ثبت کردهایم. و این به ما کمک میکند تا تشخیص زوال عقل را در افراد بسیار مسنتر پیشبینی کنیم.”
نتایج این تحقیق در اول جولای در مجله Nature Aging منتشر شد.
چالشهای اندازهگیری دقیق پیری
یافتن راههایی برای کند کردن روند زوال مرتبط با افزایش سن، کلیدی برای کمک به افراد برای داشتن زندگی سالمتر و طولانیتر است. اما ابتدا به گفته حریری “باید بفهمیم که چگونه میتوانیم پیری را به روشی دقیق نظارت کنیم.”
الگوریتمهای متعددی برای اندازهگیری میزان پیری افراد ایجاد شدهاند. اما حریری میگوید، بیشتر این “ساعتهای پیری” به دادههای جمعآوری شده از افراد در سنین مختلف در یک مقطع زمانی واحد متکی هستند، نه پیگیری افراد یکسان با افزایش سن.
حریری میگوید: “چیزهایی که به نظر میرسند پیری سریعتر هستند، ممکن است صرفاً به دلیل تفاوت در قرار گرفتن در معرض مواردی مانند بنزین حاوی سرب یا دود سیگار باشند که مختص نسل آنها است.”
به گفته او، چالش این است که معیاری برای سرعت پیشرفت این روند ارائه شود که با عوامل محیطی یا تاریخی نامربوط به پیری مغایرت نداشته باشد.
برای انجام این کار، محققان از دادههای جمعآوری شده از حدود 1037 نفر استفاده کردند که از بدو تولد به عنوان بخشی از مطالعه Dunedin مورد بررسی قرار گرفتهاند. این مطالعه به نام شهر Dunedin در نیوزیلند نامگذاری شده است، جایی که آنها بین سالهای 1972 و 1973 به دنیا آمدند.
هر چند سال یک بار، محققان مطالعه Dunedin تغییرات در فشار خون، شاخص توده بدنی، سطح گلوکز و کلسترول، عملکرد ریه و کلیه و سایر معیارهای شرکتکنندگان – حتی تحلیل لثه و پوسیدگی دندان – را بررسی میکردند.
آنها از الگوی کلی تغییر در این نشانگرهای سلامتی در طول تقریباً 20 سال استفاده کردند تا امتیازی برای سرعت پیری هر فرد ایجاد کنند.
ابزار جدیدی به نام DunedinPACNI، برای تخمین این نرخ امتیاز پیری، تنها با استفاده از اطلاعات یک اسکن MRI مغزی که از 860 شرکتکننده در مطالعه Dunedin در سن 45 سالگی جمعآوری شده بود، آموزش داده شد.
سپس محققان از آن برای تجزیه و تحلیل اسکن مغزی در سایر مجموعهدادهها از افراد در بریتانیا، ایالات متحده، کانادا و آمریکای لاتین استفاده کردند.
پیری سریعتر و خطر بالاتر زوال عقل
در تمام مجموعههای داده، آنها دریافتند افرادی که با این معیار سریعتر پیر میشوند، در تستهای شناختی عملکرد ضعیفتری دارند و انقباض سریعتری در هیپوکامپ، ناحیه مغزی حیاتی برای حافظه، نشان میدهند.
از نظر بالینی، آنها همچنین بیشتر احتمال داشت که در سالهای بعد دچار زوال شناختی شوند.
در یک تجزیه و تحلیل، محققان اسکن مغزی 624 فرد در محدوده سنی 52 تا 89 سال را از یک مطالعه آمریکای شمالی در مورد خطر ابتلا به بیماری آلزایمر بررسی کردند.
کسانی که ابزار DunedinPACNI تشخیص داد سریعترین روند پیری را دارند، 60 درصد بیشتر احتمال داشت که در سالهای بعد به زوال عقل مبتلا شوند. آنها همچنین زودتر از کسانی که روند پیری کندتری داشتند، شروع به داشتن مشکلات حافظه و تفکر کردند.
حریری میگوید: “وقتی تیم برای اولین بار نتایج را دید، واقعاً حیرتزده شدیم.”
ارتباط بین بدن و مغز
محققان همچنین دریافتند افرادی که نمرات DunedinPACNI آنها نشان میدهد سریعتر پیر میشوند، بیشتر در معرض کاهش سلامت کلی، نه فقط در عملکرد مغز خود، قرار دارند.
افرادی که نمرات پیری سریعتری داشتند، ضعیفتر بودند و بیشتر احتمال داشت که مشکلات سلامتی مرتبط با افزایش سن مانند حملات قلبی، بیماری ریوی یا سکته مغزی را تجربه کنند.
افرادی که سریعترین روند پیری را داشتند، 18 درصد بیشتر احتمال داشت که در چند سال آینده در مقایسه با افرادی که نرخ پیری متوسطی داشتند، به یک بیماری مزمن مبتلا شوند.
محققان دریافتند، حتی نگرانکنندهتر این که، آنها 40 درصد بیشتر احتمال داشت که در آن بازه زمانی در مقایسه با کسانی که کندتر پیر میشدند، فوت کنند.
حریری میگوید: “ارتباط بین پیری مغز و بدن بسیار قانعکننده است.”
همبستگی بین سرعت پیری و زوال عقل در سایر گروههای جمعیتی و اقتصادی-اجتماعی، از جمله نمونهای از افراد از آمریکای لاتین، و همچنین شرکتکنندگان بریتانیایی که کمدرآمد یا غیرسفیدپوست بودند، به همان اندازه قوی بود.
حریری میگوید: “به نظر میرسد این ابزار چیزی را ثبت میکند که در همه مغزها منعکس شده است.”
این کار مهم است زیرا مردم در سراسر جهان عمر طولانیتری دارند. انتظار میرود در دهههای آینده، تعداد افراد بالای 65 سال دو برابر شود و تا سال 2050 به نزدیک به یک چهارم جمعیت جهان برسد.
حریری میگوید: “اما از آنجا که ما عمر طولانیتری داریم، متاسفانه افراد بیشتری بیماریهای مزمن مرتبط با افزایش سن، از جمله زوال عقل را تجربه خواهند کرد.”
هزینههای اقتصادی زوال عقل در حال حاضر بسیار زیاد است. تحقیقات نشان میدهد که هزینه جهانی مراقبت از بیماری آلزایمر، برای مثال، از 1.33 تریلیون دلار در سال 2020 به 9.12 تریلیون دلار در سال 2050 افزایش خواهد یافت – این میزان با هزینههای بیماریهایی مانند بیماری ریوی یا دیابت که افراد بیشتری را تحت تأثیر قرار میدهند، قابل مقایسه یا بیشتر است.
درمانهای موثر برای بیماری آلزایمر همچنان مبهم باقی مانده است. بیشتر داروهای تایید شده میتوانند به مدیریت علائم کمک کنند، اما در توقف یا معکوس کردن بیماری ناکام هستند.
یک توضیح احتمالی برای این که چرا داروها تاکنون موثر نبودهاند این است که آنها خیلی دیر شروع شدهاند، زمانی که پروتئینهای آلزایمر که در داخل و اطراف سلولهای عصبی جمع میشوند، آسیب زیادی وارد کردهاند.
حریری میگوید: “داروها نمیتوانند مغز در حال مرگ را احیا کنند.”
اما در آینده، ابزار جدید میتواند شناسایی افرادی را که ممکن است در مسیر ابتلا به بیماری آلزایمر باشند، زودتر امکانپذیر کند و مداخلات را برای متوقف کردن آن ارزیابی کند – قبل از اینکه آسیب مغزی گسترده شود، و بدون انتظار دهها سال برای پیگیری.
علاوه بر پیشبینی خطر ابتلا به زوال عقل در طول زمان، ساعت جدید به دانشمندان کمک میکند تا درک بهتری از این داشته باشند که چرا افراد دارای عوامل خطر خاص، مانند خواب ضعیف یا شرایط بهداشت روان، متفاوت پیر میشوند. این گفته نویسنده اول مقاله، اتان ویتمن (Ethan Whitman) است که در حال اخذ مدرک دکترا در روانشناسی بالینی با حریری و نویسندگان همکار مطالعه، تری موفیت (Terrie Moffitt) و آوشالوم کاسپی (Avshalom Caspi)، اساتید روانشناسی و علوم اعصاب در دانشگاه دوک است.
ویتمن افزود، برای پیشبرد DunedinPACNI از یک ابزار تحقیقاتی به چیزی که کاربردهای عملی در مراقبتهای بهداشتی داشته باشد، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.
اما در این میان، این تیم امیدوار است که این ابزار به محققانی که به دادههای MRI مغز دسترسی دارند کمک کند تا نرخ پیری را به روشهایی اندازهگیری کنند که ساعتهای پیری مبتنی بر سایر نشانگرهای زیستی، مانند آزمایش خون، نمیتوانند.
حریری میگوید: “ما واقعاً امیدواریم که این ابزار به عنوان ابزاری کلیدی جدید در پیشبینی و پیشگویی خطر ابتلا به بیماریها، به ویژه آلزایمر و زوال عقل مرتبط با آن، و همچنین شاید به دست آوردن جایگاه بهتری در پیشرفت بیماری، عمل کند.”
تامین مالی:
نویسندگان درخواست ثبت اختراع این کار را ارائه کردهاند. این تحقیق توسط موسسه ملی پیری ایالات متحده (U.S. National Institute on Aging) (R01AG049789, R01AG032282, R01AG073207)، شورای تحقیقات پزشکی بریتانیا (UK Medical Research Council) (MR/X021149/1) و شورای تحقیقات بهداشت نیوزیلند (New Zealand Health Research Council) (Programme Grant 16-604) پشتیبانی شده است.
DunedinPACNI تخمینزننده سرعت طولی پیری از یک تصویر مغزی برای ردیابی سلامت و بیماری
برای درک این که چگونه پیری بر زوال عملکردی و افزایش خطر بیماری تأثیر میگذارد، لازم است معیارهایی برای سرعت پیری یک فرد ایجاد شود.
با استفاده از دادههای مطالعه Dunedin، ما یک معیار دقیق و قابل اعتماد برای نرخ پیری طولی به دست آمده از تصویربرداری رزونانس مغناطیسی مقطعی مغز، یعنی سرعت پیری Dunedin محاسبه شده از تصویربرداری عصبی (DunedinPACNI) را معرفی میکنیم.
صادرات این معیار به ابتکار تصویربرداری عصبی بیماری آلزایمر، UK Biobank و مجموعههای داده BrainLat نشان داد که DunedinPACNI سریعتر، اختلال شناختی، آتروفی مغزی تسریع شده و تبدیل به زوال عقل تشخیص داده شده را پیشبینی میکند.
DunedinPACNI سریعتر همچنین شکنندگی فیزیکی، سلامت ضعیف، بیماریهای مزمن آینده و مرگ و میر را در افراد مسن پیشبینی کرد.
در مقایسه با شکاف سنی مغز، DunedinPACNI به طور مشابه یا قویتر با نتایج بالینی مرتبط بود.
DunedinPACNI یک نشانگر زیستی تصویربرداری رزونانس مغناطیسی مغز نسل بعدی است که میتواند به محققان در بررسی اثرات پیری بر نتایج سلامتی و ارزیابی اثربخشی استراتژیهای ضد پیری کمک کند.