哥大新研究:运动可使大脑老化推迟4年!磁共振成像是如何扫描大脑的?

本文摘要:以往的研究表明,随着年龄增长,体育锻炼可以降低认知能力衰退和痴呆的风险。基于此,我们通过扫描大脑来测量其容量。近日,一项来自美国哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)的研究显示,相比不常运动的老人,经常进行散步、游泳或跳舞等运动的老年人大脑萎缩程度更低,大脑老化时间相对晚4年。 据悉,完整论文拟定于2020年4月25日至5月1日在加拿大多伦多举行的全球最大神经学盛会美国神经病学学会(AmericanAcademyofNeurology)第72届年会上发布。

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以往的研究表明,随着年龄增长,体育锻炼可以降低认知能力衰退和痴呆的风险。基于此,我们通过扫描大脑来测量其容量。近日,一项来自美国哥伦比亚大学(ColumbiaUniversity)的研究显示,相比不常运动的老人,经常进行散步、游泳或跳舞等运动的老年人大脑萎缩程度更低,大脑老化时间相对晚4年。

据悉,完整论文拟定于2020年4月25日至5月1日在加拿大多伦多举行的全球最大神经学盛会美国神经病学学会(AmericanAcademyofNeurology)第72届年会上发布。LTPA与脑MRI测量之间的关系了解到,该研究旨在探索华盛顿/汉密尔顿高地-英伍德哥伦比亚老龄化项目(Washington/HamiltonHeights-InwoodColumbiaAgingProject)中休闲时间体力活动(LTPA)和磁共振成像(MRI)评估的大脑老化测量之间的关系,研究对象是基于社区的多种族老年人群。就研究方法而言,研究团队采用了横断面研究(cross-sectionalstudy),即收集、描述上述项目中1557名老年人的疾病或健康状况及其相关因素的分布状况,从而为进一步的研究提供病因线索,具体包括:根据研究对象自我报告的当前LTPA的对应代谢量来确定其当前的LTPA水平——参与者接受了身体检查、思维和记忆测试,并被问及日常生活和其他身体活动,被分为三组:不活动的人、较为活跃的人(每周2.5小时低强度、1.5小时中等强度或1小时高强度体育活动)、非常活跃的人(每周7小时低强度、4小时中等强度或2小时高强度体育活动);利用MRI测量得到脑总容量(TBV)、总灰质体积(TGMV)、总白质体积(TWMV)和白质高信号体积(WMHV),并针对颅内体积进行调整;使用根据人口统计学、临床和血管风险因素调整的回归模型检查LTPA与成像标记物的相关性。

基于上述方法,研究团队得到数据:研究对象平均年龄(标准差)为74.9(6.0)岁,受教育年限为11.4(4.9)年,BMI为28.4(7.9)kg/m2;994例(64%)为女性;非西班牙裔白人、非洲裔美国人和西班牙裔的占比分别为26%、34%和38%;载脂蛋白E4等位基因携带率为28%,该基因与患阿尔茨海默病的风险更高有关;296例有轻度认知障碍;经年龄、性别、种族/民族、文化程度、载脂蛋白E4状态、颅内体积等因素调整后,与LTPA量最低组相比,LTPA量最高组的脑总容量(b=12.17,p=0.001;趋势性检验P-trend=0.001)、总灰质体积(b=7.18,p0.0001;P-trend=0.001)和总白质体积(b=6.82,p=0.005)均较大;与LTPA量最低组相比,LTPA量最高组大脑老化延迟3岁(每老化1岁,大脑、灰质和白质的总量分别为b=-3.09、-2.44和-2.12),进一步调整BMI和血管共病后,这一相关性略有减弱,但仍保持相似。排除掉296名轻度认知损害的研究对象后,结果变化不大。

因此,团队得出结论——运动较多的老年人脑容量相对更大。值得一提的是,这也对生命各个阶段运动水平与脑容量损失之间关系的研究有着指导意义。利用磁共振成像扫描大脑实际上,提到运动对于预防大脑衰退的重要性,大部分人可能并不陌生。

比如2018年9月,美国麻省总医院就曾在《自然》杂志发表论文表明,基于患有阿尔兹海默症(AD)的小鼠模型,研究人员发现运动可促进大脑神经再生,进而得出一种促进大脑新生神经并保护它们免受损伤的治疗方法,模拟运动在防止记忆衰退方面的积极效果,改善大脑认知能力。不过,该论文作者之一、哥伦比亚大学博士、美国神经病学学会成员YianGu表示:目前关于LTPA与脑MRI测量之间关系的数据仍然很少。

注意到,此前也有研究团队利用脑MRI测量探究了运动与大脑萎缩的关系。2019年4月,波士顿大学医学院曾在知名医学期刊《美国医学会杂志》发表论文表明,研究人员利用MRI扫描广泛评估2345名研究对象的大脑衰老,每增加1个小时轻强度运动,大脑容量就会适量增加,这相当于大脑老化延缓约1.1年。

那么MRI究竟是如何扫描大脑的?了解到,通常研究人员会利用磁共振扫描仪,以一种安全的方式拍摄大脑图像(捕捉大脑多个切片的图像,然后组合成非常高分辨率的大脑3D图像),进而更加了解大脑的结构、功能。与此同时,磁共振扫描仪用一个十分强大的磁铁来测量血氧水平依赖(bloodoxygenationleveldependent)信号,这一信号反映了脑活动区域局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白比例的变化,与血流动力学反应有关。而所谓血流动力学反应,也就是血管扩张,让更多的氧进入的过程,这是由大脑的一部分活动状态引起的。

因此,利用MRI扫描大脑,科研人员便可通过大脑的结构图像和对大脑活动的测量,探究大脑结构与我们的行为之间的关系。


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