脳の老化を加速させるものは何なのか？AIの「脳時計」が答えを示唆

Nature Briefingは2024年08月28日に、ジュリアン・ノヴォグロツキ(Julian Nowogrodzki)は、大気汚染にさらされることと、社会経済的格差が大きい国に住んでいることが、脳年齢と実年齢の差の拡大につながっていると報告した。

黒の背景に赤、黄、青で表示された安静時の健康な人間の脳のfMRIスキャンの画像を公開し、人工的に色付けされた人間の脳の機能的磁気共鳴画像スキャンだという。研究者は、このようなスキャンのデータを使用して、脳の老化の一側面を測定した。

Credit: Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute/Science Photo Library

Nature Briefingは2024年08月28日

新たに考案された「脳時計」は、人の脳が実年齢から推測されるよりも早く老化しているかどうかを判断できます1。女性、不平等の多い国、ラテンアメリカ諸国では、脳の老化が早いことが時計からわかります。

「脳の老化は、年齢だけの問題ではありません。住んでいる場所、何をしているか、社会経済的レベル、環境の汚染レベルが関係しています」と、サンティアゴのアドルフォ イバニェス大学の神経科学者で、この研究の主執筆者であるアグスティン イバニェス(Agustín Ibáñez, the study’s lead author and a neuroscientist at Adolfo Ibáñez University in Santiago)は言います。 「国民の脳の健康に投資したい国は、構造的な不平等に取り組む必要がある」

この研究は「本当に素晴らしい」と、この研究には関わっていないカナダ、ロンドンのウェスタン大学の神経科学者ウラジミール・ハチンスキー(Vladimir Hachinski at Western University in London, Canada)は言う。この研究は2024年08月26日、ネイチャー・メディシン(Nature Medicine)誌に掲載された。

研究者らは、脳の領域が互いに相互作用している程度を測る複雑な機能的接続を評価することで、脳の老化を調べた。機能的接続は一般的に加齢とともに低下する。

著者らは、ラテンアメリカまたはカリブ海諸国の7か国メキシコ、キューバ、コロンビア、ペルー、ブラジル、チリ、アルゼンチンとそれ以外の8か国中国、日本、米国、イタリア、ギリシャ、トルコ、英国、アイルランドの計15か国からのデータを使用した。5,306人の参加者のうち、健康な人もいれば、アルツハイマー病または他の種類の認知症を患っている人もいれば、認知症の前兆である軽度認知障害を患っている人もいた。

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研究者らは、fMR(functional magnetic resonance imaging/機能的磁気共鳴画像法)またはEEG(electroencephalography/脳波検査)を使用して、特に何もしていないとき参加者の安静時の脳活動を測定した。最初の技術は脳の血流を測定し、2つ目の技術は脳波の活動を測定する。

著者らは各人の脳の機能的結合性を計算し、そのデータを脳年齢を予測するようにトレーニングされた2つのディープラーニング モデル(fMRI データ用とEEGデータ用)に入力した。その後、各人の「脳年齢ギャップ(brain age gap)」、つまり実年齢と機能的結合性から推定される脳年齢の差を計算することができた。
たとえば、脳年齢ギャップが10歳あるということは、あなたの脳結合性は、あなたより10歳年上の人の脳結合性とほぼ同じであることを意味する。

不平等なギャップ
モデルは、アルツハイマー病や他の種類の認知症の患者は、軽度認知障害や健康な対照群よりも脳年齢のギャップが大きいことを示した。

ラテンアメリカやカリブ海諸国の参加者は、平均して他の地域の参加者よりも脳年齢のギャップが大きかった。ラテンアメリカは世界で最も不平等な地域の1つであるとアグスティン イバニェスは述べ、この地域の人々の脳がより早く老化するのはこのためだと考えている。構造的な社会経済的不平等、大気汚染への曝露、健康格差は、特にラテンアメリカの人々の脳年齢のギャップの拡大と関連していた。

さらに、男女格差が大きい国、特にラテンアメリカやカリブ海諸国に住む女性は、それらの国の男性よりも脳年齢のギャップが大きい傾向があった。

他の時計、他の大陸
このように地理的に多様なサンプルで脳の老化を単純に定量化することは驚異的な成果であるとウラジミール・ハチンスキーは言う。脳年齢の差は様々であるという結論は確かだと彼は考えているが、機能的結合性は脳の健康を測る一つの方法に過ぎず、例えばうつ病や不安などの症状により精神状態が悪い一方で脳の結合性は高い人もいるかもしれないと警告する。神経科学は「ゲシュタルトを測定するのが得意ではない(not good at measuring gestalts)」と彼は言う。

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データの不一致の原因として考えられるのは、脳スキャンに使用された15カ国にまたがるfMRI装置とEEGの範囲だ。たとえば、低所得国では高所得国の装置よりも古い装置を使用しており、データの品質が低い可能性がある。しかしアグスティン イバニェスは、データ品質の低さと脳年齢格差の拡大または構造的不平等の拡大との間に関連性は見つからなかった。

現在、イバニェスのチームは、アジア諸国と米国のグループの脳年齢格差を比較し、DNAの化学修飾を調べることで生物学的年齢を測定する「エピジェ​​ネティック(epigenetic)」時計のデータを追加することで、脳年齢格差が国民所得と関連しているかどうかを調査している。最終的には、世界中の人々の脳の完全な生物学的多様性に基づいた個別化医療アプローチにデータが貢献することをイバニェスは期待している。

「この多様性を理解する必要があります」「この問題に取り組まなければ、認知症に関する真にグローバルな科学を創ることはできない。」とイバニェスは言う。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-02770-2

References
Moguilner, S. et al. Nature Med. https://doi.org/10.1038/s41591-024-03209-x (2024).

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そのうち、あなたの育った地域が悪かったなどと言われるかもしれない。
そして、その影響は、何歳までに決定されるかということも明らかにされることだろう。

これまでのように、生まれてから大学卒業までの成績が生涯を左右する時代ではなくなるかもしれない。

されに生まれつき脳障害のある人が、天才であったということも明らかになるかもしれない。

実際そんなことがすでに明らかになって来ている。

特に生まれる時に、脳に血流が流れなくって起こった脳障害は、治療法が見つかり、治るかもしれない。

https://www.nature.com/articles/d41586-024-02770-2