北理工在人腦老化機(jī)制研究方面取得重要研究成果
發(fā)布日期：2022-05-05 供稿：生命學(xué)院 攝影：生命學(xué)院
編輯：肖雯 審核：周連景 閱讀次數(shù)：近日,，北京理工大學(xué)生命學(xué)院閆天翼課題組在健康成年人腦功能網(wǎng)絡(luò)老化機(jī)制方面取得重要研究成果,，并發(fā)表于放射學(xué)、核醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域排名第二（2/133）的1區(qū)Top期刊《Radiology》（影響因子IF：11.1）,。該論文的第一作者為博士生劉田田,，通訊作者為閆天翼教授，北京理工大學(xué)為論文唯一完成單位,。
2021年,，第七次全國(guó)人口普查結(jié)果公布，我國(guó)60歲及以上人口占18.7%,，老齡化趨勢(shì)明顯,。老化常常伴隨著身體各器官的逐漸退化，尤其是大腦,，其功能退化大大增加了與年齡相關(guān)的神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn),，例如阿爾茨海默病、帕金森病,。充分了解老化過程中的腦功能動(dòng)態(tài)變化,，將有助于提出神經(jīng)退行性疾病個(gè)性化調(diào)控的新策略。
大腦功能磁共振成像技術(shù)是衡量腦功能變化的重要工具之一,，可以用于多維度腦機(jī)制研究,。先前研究已經(jīng)使用動(dòng)態(tài)腦功能連接技術(shù)發(fā)現(xiàn)了與衰老相關(guān)的大腦不同狀態(tài)，但不能描述腦區(qū)間共同變化模式,。閆天翼教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了腦區(qū)間共激活模式分析算法,，以單幀數(shù)據(jù)為最小分析單元，能夠以更高時(shí)間分辨率解析大腦的動(dòng)態(tài)變化,。因此,，本研究通過量化大腦激活水平獲得不同模式的明確定義（如圖1），促進(jìn)對(duì)復(fù)雜衰老過程背后的動(dòng)態(tài)腦網(wǎng)絡(luò)變化的解釋,。
圖1 共激活模式（CAP）算法流程
本研究共包括614名健康被試,，年齡呈18-88歲的梯度分布。研究共發(fā)現(xiàn)大腦具有八種共激活模式（如圖2A）,，其中六種模式與年齡具有強(qiáng)相關(guān),。這六種模式描述了初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)功能和高級(jí)認(rèn)知控制功能之間的共激活模式，在靜息態(tài)腦功能變化過程中傾向于向自身模式轉(zhuǎn)換,，很少轉(zhuǎn)換到與自己相反的模式（如圖2B）,。
圖2 不同激活模式（CAP）間的相關(guān)性和相互轉(zhuǎn)換
這些結(jié)果表明，老年人在初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和額頂網(wǎng)絡(luò)共激活模式中花費(fèi)的時(shí)間更少,，這可以解釋老年人視覺,、聽覺等初級(jí)感覺運(yùn)動(dòng)能力的下降。與此同時(shí),，典型的高級(jí)認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò)（默認(rèn)模式網(wǎng)絡(luò)和注意網(wǎng)絡(luò)）共激活模式出現(xiàn)代償性增加,，這可以從一定程度上解釋老年人中晶體智力（以經(jīng)驗(yàn)為主的認(rèn)知能力）增加的現(xiàn)象。上述發(fā)現(xiàn)有助于我們了解大腦老化的規(guī)律,，同時(shí),，老化相關(guān)激活模式有望作為腦疾病標(biāo)志物和個(gè)性化神經(jīng)調(diào)控治療靶點(diǎn)。相關(guān)成果發(fā)表于放射學(xué),、核醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域排名第二（2/133）的1區(qū)Top期刊《Radiology》,，原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35503014/。
附作者簡(jiǎn)介：
劉田田,，本文唯一第一作者,。北京理工大學(xué)生命學(xué)院2018級(jí)碩博連讀研究生，本科三年級(jí)開始加入實(shí)驗(yàn)室,，2018年成為閆天翼老師第一名博士生,，一直從事醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)處理、神經(jīng)精神類疾病無創(chuàng)調(diào)控干預(yù)等方面的研究,。在Radiology,、Brain structure and function等期刊上發(fā)表SCI論文12篇，其中第一/共同第一作者論文6篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng),，獲得博士研究生國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金1項(xiàng),。
閆天翼，本文唯一通訊作者,。北京理工大學(xué)教授,、博士生導(dǎo)師、生命學(xué)院副院長(zhǎng),、生物醫(yī)學(xué)工程系主任,。國(guó)家高層次青年人才、北京市科技新星,。任4部SCI期刊編委,。主要從事腦科學(xué)與神經(jīng)系統(tǒng)疾病診治領(lǐng)域的理論和儀器設(shè)備開發(fā)、及無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控機(jī)理與技術(shù)研究,。研究成果發(fā)表學(xué)術(shù)論文100余篇,，其中在Nature Communications、Radiology,、Theranostics,、Stroke、IEEE TNNLs,、Medical Imaging Analysis等期刊發(fā)表第一或通訊作者SCI論文60余篇,，中科院TOP期刊30篇，熱點(diǎn)論文,、高被引論文,、Cover paper 論文5篇。授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利18項(xiàng),。主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目,，國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，北京市重大科技專項(xiàng)等項(xiàng)目20項(xiàng),。相關(guān)腦康復(fù)設(shè)備獲NMPA（中華人民共和國(guó)醫(yī)療器械注冊(cè)證認(rèn)證）一項(xiàng),，牽頭獲批阿爾茲海默癥無創(chuàng)神經(jīng)調(diào)控專家共識(shí)一項(xiàng)，獲中國(guó)發(fā)明協(xié)會(huì)發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（排名第一）,，北京理工大學(xué)教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)（排名第一）,。
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