Uno studio di coorte interetnico mostra che la resilienza cerebrale è significativamente associata all'invecchiamento, alle anomalie vascolari e al declino cognitivo

Con l'avanzare dell'età, le capacità cognitive e di altro tipo del nostro cervello diminuiscono gradualmente. Tuttavia, poiché il cervello ha una certa resilienza, il tasso di declino rallenta. Studi attuali hanno dimostrato che il deterioramento cognitivo e le malattie cerebrovascolari in età avanzata sono il risultato di una serie di eventi che si verificano nel corso della vita, tra i quali i fattori di rischio vascolare svolgono un ruolo cruciale. Tuttavia, gli indicatori tradizionali utilizzati negli attuali strumenti di valutazione della salute del cervello, come la morfologia e il volume del cervello, non sono in grado di riflettere in modo significativo questi fattori di rischio. È particolarmente importante sviluppare nuovi indicatori oggettivi in ​​grado di riflettere i fattori di rischio delle malattie neurologiche. Studi hanno dimostrato che la connettomica del cervello umano può quantificare e analizzare i cambiamenti globali nella topologia cerebrale basandosi su una prospettiva di rete; la resilienza cerebrale riflette la capacità del cervello di resistere alle perturbazioni esterne, e il suo livello di resilienza riflette anche la capacità di resistere all'invecchiamento. Pertanto, si prevede che gli indicatori innovativi di resilienza cerebrale progettati sulla base della teoria delle reti cerebrali supereranno le difficoltà sopra menzionate e diventeranno biomarcatori efficaci che riflettono lo stato precoce di potenziali malattie del cervello e del sistema nervoso.

Di recente, il team del professor Liu Tao della Facoltà di Ingegneria biologica e medica dell'Università di Beihang e il team del professor Wang Yongjun del Beijing Tiantan Hospital affiliato alla Capital Medical University hanno proposto un innovativo indicatore di valutazione oggettiva per riflettere il livello di resilienza cerebrale: la resilienza topologica cerebrale (BTR). Il calcolo di questo indicatore si basa sulla rete della struttura cerebrale e utilizza algoritmi come il modello di percolazione per quantificare il processo di danno e ottenere una valutazione quantitativa della resilienza cerebrale. Lo studio ha inoltre verificato la significativa associazione tra resilienza cerebrale e livelli cognitivi legati all'invecchiamento, nonché livelli di rischio cerebrovascolare in due grandi coorti di comunità multietniche. I risultati sono stati pubblicati di recente su Science Bulletin.

Figura 1 Abstract dell'articolo

Lo studio ha calcolato la resilienza topologica del cervello basandosi su due grandi coorti della comunità (Figura 1). Le fibre della sostanza bianca del cervello sono state ricostruite mediante il tracciamento delle fibre delle immagini di risonanza magnetica per diffusione dei soggetti e le regioni cerebrali sono state divise utilizzando il modello di segmentazione standard Brainnetome per ottenere una rete cerebrale con 246 nodi. Successivamente, lo studio ha combinato l'algoritmo di decomposizione K-shell e le caratteristiche di centralità del nodo per calcolare quantitativamente gli indicatori di resilienza della rete. Lo studio ha poi analizzato le associazioni tra resilienza cerebrale, invecchiamento, anomalie vascolari e capacità cognitive. Infine, questo studio ha costruito un modello di equazioni strutturali per esplorare il ruolo della resilienza cerebrale nel modello di "declino cognitivo dovuto all'invecchiamento" e lo ha confrontato con il tradizionale indicatore della morfologia cerebrale, ovvero il volume cerebrale, per verificare la specificità dell'indicatore di resilienza cerebrale.

Figura 2 Associazione tra resilienza cerebrale e invecchiamento, cognizione e anomalie vascolari

Lo studio ha scoperto che gli indicatori di resilienza cerebrale presentavano associazioni significative con l'invecchiamento, i fattori di rischio vascolare e l'aterosclerosi in entrambe le coorti di popolazione. La resilienza topologica del cervello ha mostrato una correlazione negativa con l'età, i fattori di rischio vascolare e gli indicatori di aterosclerosi, e una correlazione positiva con la capacità cognitiva del cervello (Figura 2). Ciò suggerisce che la resilienza cerebrale potrebbe essere una caratteristica fondamentale che supporta le capacità cognitive e che potrebbe essere compromessa dall'invecchiamento e dall'accumulo di rischio vascolare.

Per esplorare ulteriormente il ruolo di supporto della resilienza cerebrale sulla cognizione cerebrale durante il processo di invecchiamento, questo studio ha utilizzato la modellazione di equazioni strutturali per analizzare l'effetto di mediazione della resilienza cerebrale. I risultati del modello di equazioni strutturali hanno mostrato che, rispetto ai tradizionali indicatori della morfologia cerebrale (volume cerebrale), la resilienza cerebrale può mediare in modo significativo gli effetti dell'invecchiamento, dei fattori di rischio vascolare e dell'aterosclerosi sul declino cognitivo (Figura 3). Questo risultato suggerisce che l'accumulo di fattori di rischio vascolare può portare al declino cognitivo influenzando la resilienza cerebrale. Si prevede che questo indicatore diventerà un indicatore importante per valutare la salute del cervello nelle persone di mezza età e negli anziani e fornirà anche nuove informazioni per esplorare strategie di protezione cognitiva durante il processo di invecchiamento.

Figura 3 La resilienza topologica del cervello media i percorsi attraverso i quali l'invecchiamento e i vasi sanguigni influenzano la cognizione del cervello

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Esplorazione del legame tra resilienza topologica del cervello e prestazioni cognitive nel contesto dell'invecchiamento e dei fattori di rischio vascolare: uno studio basato sulla popolazione multietnica. Bollettino scientifico (2024). DOI: 10.1016/j.scib.2024.04.018