Раньше ученые оценивали возраст мозга как единое число, определяя насколько старым выглядит мозг на МРТ по сравнению с реальным возрастом человека. Новое исследование ученых Университета Южной Калифорнии показало, что разные зоны мозга стареют с разной скоростью, и эти различия генетически обусловлены. Некоторые из наиболее быстро стареющих зон совпадают с теми, что сильнее всего поражаются при болезни Альцгеймера.
Исследователи под руководством Андрея Иримии проанализировали МРТ-снимки 41 708 взрослых, зарегистрированных в британском биобанке. Мозг каждого участника был разделен на 148 отдельных областей, и для каждой измерялась степень ускоренного или замедленного старения.
Параллельно ДНК каждого участника проверялась на более чем 600 тысяч генетических вариантов. В итоге получилось 1212 значимых генетических ассоциаций — подробная карта того, какие гены влияют на старение каких зон мозга. Без искусственного интеллекта это было бы невозможно, ведь каждый МРТ-снимок содержит более двух миллионов единиц данных.
Команда ученых разработала собственную трехмерную нейронную сеть, которая обучилась распознавать тонкие структурные признаки старения во всех областях мозга одновременно. Проект занял полтора года и потребовал кластера из четырех серверов, работавших на 120 процессорах.
Главный вывод — мозг стареет неравномерно, и это не случайность. Разные области стареют с разной скоростью под влиянием распределенных групп генетических факторов. Исследование выявило как гены-ускорители, так и гены-защитники.
Вариации гена KCNK2, контролирующего калиевые каналы и электрическую передачу сигналов между нейронами, были тесно связаны с ускоренным старением в зонах, особенно уязвимых при болезни Альцгеймера. Напротив, варианты гена NUAK1, который поддерживает структурный скелет клеток мозга, ассоциировались с более молодым видом мозга на обширных участках коры.
Зоны с наиболее выраженным ускоренным старением совпадали с теми, что сильнее всего поражаются при болезни Альцгеймера и лобно-височной деменции. Это открывает возможности для ранней диагностики этих заболеваний задолго до появления симптомов.
Генетика влияет на то, как стареет мозг, но образ жизни тоже способен менять этот процесс. Исследование ученых из Университета Дублина показало, что занятия творчеством замедляют старение мозга.