创伤性脑损伤后的大脑变化与阿尔茨海默病有相似之处
利用MRI和机器学习，南加州大学的研究人员绘制了大脑灰质和白质的类似退行性变化。
南加州大学官网4月26日消息
南加州大学（University of Southern California，USC）的一项新研究显示，阿尔茨海默病患者的大脑变化与轻度脑外伤患者有显著的相似之处，这为识别阿尔茨海默病高危患者提供了新方法。这一发现发表在本周的《老年科学》（GeroScience）杂志上。
研究于2021年4月26日发表在《GeroScience》（最新影响因子：8.878）杂志上
创伤性脑损伤(Traumatic Brain Injury，TBI)每年影响超过170万美国人，通常会导致大脑结构和功能的变化，以及认知问题，如记忆缺陷、社会功能受损和决策困难。虽然轻度TBI(也被称为脑震荡)是阿尔茨海默病的一个已知风险因素，但之前的研究并没有量化这些情况在多大程度上与大脑神经退化的模式相同。
南加州大学的研究人员假设，比较这些模式不仅可以揭示两种情况的退化轨迹是如何相似的，还可以揭示脑萎缩的哪些特征可以预测TBI后的阿尔茨海默病风险。
这项研究包括33名因跌倒而遭受TBI的参与者，另外66名被诊断为阿尔茨海默病的参与者，以及81名没有遭受TBI或阿尔茨海默病的健康对照组参与者。研究人员分析了患者大脑的核磁共振成像，并创建了额外的计算机生成模型来比较几十种不同的大脑结构，最终绘制出三组不同患者之间的相似和不同之处。
研究人员发现，与健康对照组相比，TBI患者和阿尔茨海默病患者的多个脑区的皮质厚度都有所减少。大脑皮层的厚度与大脑的年龄大致相关，其变薄通常与注意力、记忆力和语言流畅性的下降，以及决策能力、整合新信息和调整行为以适应新情况的能力下降等缺陷相关。
南加州大学伦纳德·戴维斯老年医学学院（USC Leonard Davis School of Gerontology）和南加州大学维特比工程学院（USC Viterbi School of Engineering）老年病学、神经科学和生物医学工程学副教授Andrei Irimia表示：“这些发现是第一个表明脑外伤后的认知障碍有助于预测类似阿尔茨海默病的大脑退化程度的信息。研究结果可能有助于卫生专业人员识别患阿尔茨海默病风险更大的TBI病患者。”
Andrei Irimia博士
TBI和阿尔茨海默病患者的脑质有类似的退化
通过核磁共振成像，该研究确定了TBI和阿尔茨海默病在损伤后大脑灰质和白质退化方面的显著相似之处。在灰质（大脑中包含神经元细胞体及其短距离连接的部分）中，最广泛的相似之处涉及记忆（颞叶）和决策（眶额皮质）区域。
在脑白质中，研究人员发现穹窿、胼胝体和辐射冠等结构中存在类似的退化模式。脑白质连接不同的脑区，并允许它们的神经元进行远距离交流。穹窿参与记忆功能，而胼胝体促进大脑半球之间的信息交流。辐射冠参与肢体运动，其损伤可导致协调性和平衡性较差。
科学家们还利用机器学习技术，根据轻度TBI后不久进行的认知评估，准确预测了轻度TBI慢性阶段观察到的类似阿尔茨海默病的大脑变化的严重程度。
南加州大学
至少15%的美国人有TBI的病史。慢性TBI对老年人认知功能的影响可能特别严重，老年人患TBI的可能性大约是其他年龄组的三倍。
关于TBI对大脑结构影响的研究已经确认了淀粉样蛋白斑块和神经纤维缠结，它们与阿尔茨海默病中观察到的类似。该研究的作者说，尽管有这些证据，但很少有研究调查TBI是否会改变大脑走向阿尔茨海默病的轨迹，尤其是在老年阶段。
研究人员说，新的发现没有建立TBI和阿尔茨海默病之间的因果关系，但确实为这两种疾病的共同轨迹提供了证据。这项研究由南加州大学校友Kenneth Rostowsky共同撰写，也是该团队早期概述TBI相关脑功能变化研究的后续研究。
参考文献
Source：University of Southern California
Brain changes following traumatic brain injury share similarities with Alzheimer’s disease
Reference：
Rostowsky, K.A., Irimia, A. & for the Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative. Acute cognitive impairment after traumatic brain injury predicts the occurrence of brain atrophy patterns similar to those observed in Alzheimer’s disease. GeroScience (2021). https://doi.org/10.1007/s11357-021-00355-9