科学家发现大脑中隐藏的节律，或可预测阿尔茨海默病

该研究发表于《自然·心血管研究》，首次提出了一种无创方法来测量活体人脑的“微血管容积搏动”——即微小血管的节律性膨胀与收缩。研究人员利用7T超高场磁共振成像（MRI）发现，这些微血管搏动会随年龄增长而增强，尤其在脑深部白质区域。该区域对脑网络间的信息传递至关重要，但也容易因远端动脉（将血液从心脏输送到身体最外层部位的动脉）血流减少而受损。随着这些搏动加剧，它们可能会干扰脑功能，并导致记忆衰退和阿尔茨海默病的进展。
“动脉搏动就像大脑的天然泵，帮助输送液体和清除废物，”南加州大学凯克医学院神经病学与放射学教授、该研究的资深作者丹尼·王（Danny JJ Wang）博士说，“我们的新方法首次让我们能够在人体中观察到这些微小血管的容积如何随年龄和血管风险因素发生变化。这为研究脑健康、痴呆症和小血管疾病开辟了新途径。”
科学家们早就认识到，大动脉的僵硬和过度搏动与中风、痴呆症和小血管疾病有关。然而，在此之前，若不采用仅限于动物研究的侵入性手段，几乎无法观察到脑内最小血管的这些节律性变化。
为克服这一难题，南加州大学团队结合了两种先进的MRI技术——血管空间占用（VASO）和动脉自旋标记（ASL）——来监测整个心动周期中微血管容积的细微变化。他们的结果显示，与年轻人相比，老年人在深部白质中表现出更强的微血管搏动，而高血压会进一步加剧这些影响。“这些发现填补了我们在大动脉成像中观察到的现象与衰老及阿尔茨海默病中观察到的微血管损伤之间缺失的一环，”该研究的第一作者、王实验室的博士后研究员郭繁花（Fanhua Guo）博士说。
过度的血管搏动还可能扰乱大脑的“类淋巴系统”——这是一个最近发现的网络，负责清除β-淀粉样蛋白等废物（β-淀粉样蛋白是一种在阿尔茨海默病中积累的蛋白质）。随着时间的推移，这种液体循环的干扰可能会加速认知能力下降。
“能够在活体中测量这些微小的血管搏动是向前迈出的关键一步，”史蒂文斯神经影像研究所所长亚瑟·W·托加（Arthur W. Toga）博士说，“这项技术不仅增进了我们对脑衰老的理解，还为神经退行性疾病的早期诊断和监测带来了希望。”
研究人员正在探索如何调整该方法以扩大其临床应用，包括在更常用的3T MRI扫描仪上使用。未来的研究将测试微血管容积搏动是否能预测认知结果，以及它是否能作为阿尔茨海默病及相关疾病早期干预的生物标志物。
“这仅仅是个开始，”王博士说，“我们的目标是将其从研究实验室带入临床实践，为数百万痴呆症风险人群的诊断、预防和治疗策略提供指导。”
关于该研究
除王博士外，该研究的其他作者包括史蒂文斯神经影像研究所的郭繁花、赵晨阳、寿钦洋、Kay Jann、邵兴峰以及西门子医疗的金宁。
这项研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）多项 grants 的支持，包括UF1-NS100614、S10-OD025312、R01-600 NS114382、R01-EB032169、RF1AG084072、R01-EB028297、R01-NS134712和R01-NS121040。