2022-01-25 16:45

科学家研究“超级衰老”的大脑,寻找可能的干预措施的线索

Scientists study ‘super-aging’ minds for clues to possible interventions

哈佛医学院和马萨诸塞州总医院的研究人员正密切关注“超级老者”——他们的敏锐记忆避免了典型的与年龄相关的衰退——试图研究是否有干预措施可以改善我们其他人的前景。神经病学助理教授Alexandra Touroutoglou是MGH额颞叶疾病部门的成像操作主任,他和他的同事已经就这个课题进行了几项研究。去年夏天,他们发表了一项研究结果,利用功能性核磁共振成像(MRI)实时观察视觉皮层,将超级老人表现的一个根源追踪到负责视觉处理的大脑区域。除了Touroutoglou,这个小组还包括额颞叶疾病科主任Bradford Dickerson;丽莎·费尔德曼·巴雷特,精神病学高级研究员;精神病学讲师约瑟夫·安德烈亚诺(Joseph Andreano);以及神经学讲师胜美佑太。Touroutoglou向《Gazette》透露了最新进展和正在进行的一项新研究,该研究旨在测试神经刺激干预是否能恢复那些经历年龄相关衰退的人的功能。这篇采访是为了清晰和长度而编辑的。

问答:亚历山德拉Touroutoglou

GAZETTE:正常的大脑随着年龄的增长会发生什么变化?在日常生活中又会发生什么变化?

TOUROUTOGLOU:随着我们年龄的增长,我们的大脑会发生一定程度的萎缩。仅仅是病态还不够,但它确实会影响我们的认知能力,影响我们在记忆和其他认知任务中的表现。随着年龄的增长,我们的大脑区域也失去了相互交流的效率,这影响了我们执行认知任务的能力。

公报:当我们谈论一个关于认知任务,我们说的是什么场吗?

tououtoglou:记忆、注意力、执行功能。

我们说的不是一个关于痴呆症,阿尔茨海默氏症,但是我们把老年人和健忘联系在一起的原因是什么呢?

TOUROUTOGLOU:内存问题是其中的一部分。此外,老年人有时难以集中精力完成一项任务:注意力,注意力,多任务处理,所有这些复杂的认知任务,随着年龄的增长,我们的效率往往会降低。

超级老人有什么不同?

TOUROUTOGLOU:记忆力下降是普遍现象,但并非不可避免;我们发现超级老者能抵抗这种与年龄相关的智力衰退。他们设法避免了大脑萎缩,避免了对记忆至关重要的大脑区域之间的通讯中断。他们的记忆力和年轻人一样强。

GAZETTE:我们是否知道这些超级老人在身体上是否也是超级老人?我们听到一个关于那些似乎避免生理衰退的其他方面和衰老疾病的人。

TOUROUTOGLOU:我们还没有测量,但这是一个有趣的问题。在一篇尚未发表的论文中,我们有一些发现表明,超级老人对一些通常会影响认知的其他类型的生理压力源具有弹性。所以,虽然我们还没有提出这个问题,但有证据表明,更有弹性的大脑可能有助于他们对其他类型的压力源的弹性。

GAZETTE:超级老人有多普遍?

斗鸡斗鸡:不太常见。我们认为这是一种罕见的现象,但我认为我们还没有达到可以做出准确估计的程度。我们需要的是更大规模、多地点的流行病学研究,以更准确地证明这一点。

你对超级老人做了一些早期的研究,从而促成了最近的这项工作。你能告诉我们一个吗关于那些研究和你的发现?

TOUROUTOGLOU:在我们的第一项研究中,我们使用传统的核磁共振成像技术,将超级老人与典型的老年人进行比较,以识别超级老人的大脑特征。我们做的第一件事是观察大脑的结构,我们用结构磁共振成像来测量那些与记忆有关的大脑区域的萎缩。我们问的问题是:超级老人能抵抗年龄相关的萎缩吗?我们发现,与同龄人相比,超级老人的大脑皮层更厚。这不仅存在于少数区域,而且存在于整个大脑皮层,不仅存在于传统记忆区域,还存在于其他对记忆有重要作用的区域,如注意力或执行功能。我们发现,当我们观察传统的记忆区域时,核磁共振成像显示,超级老年人的海马体积比典型的老年人更大。当我们测量海马体的体积,或者说大脑皮层的厚度时,我们发现这可以预测超级老人的记忆能力。厚度越大,体积越大,它们的记忆效果就越好。这就是我们的第一个研究。但大脑的结构并不是全部。我们知道大脑区域不是孤立的岛屿,所以我们研究了大脑的功能性连接以及大脑中对记忆很重要的区域是如何相互交流的。我们问了这样一个问题:如果超级老者抵抗住了与年龄相关的萎缩,他们是否也抵抗住了正常衰老过程中大脑区域间交流的减弱?

你发现了什么?

TOUROUTOGLOU:我们发现超级老人比典型的老年人有更大的连通性。我们发现,就功能连接而言,他们在统计数据上与年轻人没有什么区别。所以他们有更高效的连接,这导致了更高效的信息处理。

公报:这就把我们带到了最新的研究,当你看到它们实时使用功能时部分核磁共振?

TOUROUTOGLOU:在目前的研究中,我们将参与者置于扫描仪中,并密切关注他们的视觉皮层。

为什么是视觉皮层?

TOUROUTOGLOU:我们从记忆文献中了解到,视觉皮层参与了一个非常重要的记忆机制。它包括一组神经元,它们有选择性地参与处理不同类别的图像——一组神经元在面对面孔时被选择性地激活,另一组神经元在面对场景时被激活。所以有选择性。这个选择函数让你更有效率地处理你看到的东西。以这种有选择性的方式学习有助于创造一种以后更容易找回的独特记忆。我们知道这种选择性被称为神经元分化,我们也知道视觉皮层神经元的选择性功能会随着年龄的增长而减弱。这意味着,曾经主要对人脸做出反应的一组神经元现在也会对其他刺激做出反应,所以你很难创造出我之前提到的独特模式。

GAZETTE:所以这组神经元不再专注于,或者至少不再完全专注于这些特定的功能,这就降低了你刚才描述的这个过程——不同的处理,不同的记忆,容易回忆——然后一切都变得更难了?

TOUROUTOGLOU:是的,选择性处理,独特记忆,然后更容易检索。

你看到了发生的事情,你看到了什么?

TOUROUTOGLOU:我们发现超级老人的“大脑”视觉皮层保持着年轻时的活动模式。他们和年轻人有着同样高水平的分化,这使得他们比典型的老年人更有效地创造出不同的表征,并更好地记忆。

GAZETTE:你觉得你已经了解了这个问题的真相吗?还是说大脑的其他部分可能也有类似的过程?

TOUROUTOGLOU:我们试图拼凑出一些人超级老者的原因,但这远远不够。我们最近得到了一笔资金,用于研究更多关于超级老人的问题,以探究是什么让一个人成为超级老人的神经因果机制。

GAZETTE:我们知道这是遗传还是环境造成的还是两者兼而有之?

TOUROUTOGLOU:几乎可以肯定是两者的结合。我们非常感兴趣的一个问题是:即使你一开始没有超强的记忆能力——因为你的基因——你如何保持你一直拥有的记忆和认知能力,从而避免典型的与年龄有关的衰退?

随着你对它的了解越来越多,这是否会导致干预?你现在正在进行一项研究还是你正在考虑一项研究?

图鲁托格鲁:我们现在正在进行一项研究。从这些超级老者的研究中,我们知道大脑中有一个特定的区域并不是专门与记忆有关的,而是通过在具有挑战性的任务中保持努力来对记忆做出重要贡献的:前中扣带皮层。这项研究是一项利用非侵入性大脑刺激诱导神经可塑性的临床试验。我们希望通过诱导神经可塑性来改善这一大脑区域的功能,通过加强这一大脑区域的功能,我们希望看到认知能力的改善。我们的目标是一个对典型老年人的记忆很重要的大脑网络,看看我们是否真的能提高他们的能力,减轻他们的记忆衰退,让他们成为超级老人。

告诉我一个关于参与这项研究的那部分大脑。

TOUROUTOGLOU:我们的目标是超衰老的关键区域,前中扣带皮层。在我们和其他人看来,这一区域在所有的超级老人身上都更厚。这是一个重要的区域,因为它不仅仅是一个额外的记忆区域,它整合了来自大脑不同部分的信息。它对注意力,执行能力,动机,以及所有这些在事情变得困难时有助于坚持的过程都很重要。在另一项研究中,我们把这个区域称为“顽强的大脑”。因此,通过刺激这个区域,我们希望增加所有那些有助于提高记忆力的因素。我们会在刺激前和刺激后做fMRI,因为我们想知道它是否确实增加了大脑的“顽固”功能。

你家里有超级老人吗?

图鲁托格鲁:我还没有测试过。我希望我能。这是一个相对较新的研究方向,也是一种罕见的现象,但我认为超级老人一直都存在。希腊剧作家索福克勒斯(Sophocles)甚至注意到了这一点,并在他的一部戏剧中写道:“如果我老了怎么办?”我的力气还没老呢。”