研究人员开发阿尔茨海默病全球计算模型
梅奥诊所研究人员提出了一种新的模型来绘制疾病的症状阿尔茨海默病大脑解剖。该模型是通过将机器学习应用于患者的脑成像数据而开发的。它使用大脑的整个功能，而不是特定的大脑区域或网络来解释大脑解剖和心理处理之间的关系。研究结果发表在自然通讯．
“这个新模型可以促进我们对大脑在衰老和阿尔茨海默病过程中如何工作和分解的理解，为监测、预防和治疗精神障碍提供了新方法，”他说David T. Jones，医学博士他是梅奥诊所的神经学家，也是这项研究的主要作者。
阿尔茨海默病通常被描述为蛋白质处理问题。有毒的淀粉样蛋白和tau蛋白沉积在大脑的某些区域，导致神经元功能衰竭，导致记忆丧失、沟通困难和思维混乱等临床症状。
然而，临床症状、脑损伤模式与脑解剖之间的关系尚不清楚。人们也可能患有不止一种神经退行性疾病，这使得诊断变得困难。用这种计算模型绘制大脑行为可能会给临床医生提供新的视角。
新模型是利用氟脱氧葡萄糖的脑葡萄糖测量来开发的正电子发射断层摄影术(FDG-PET)对423名认知受损和参与脑卒中的研究参与者进行了测试梅奥诊所衰老研究和梅奥诊所阿尔茨海默病研究中心．FDG-PET是一种成像测试，显示葡萄糖是如何为大脑的某些部分提供能量的。神经退行性疾病，如阿尔茨海默病，路易体痴呆而且额颞叶痴呆例如，他们对葡萄糖的使用模式不同。
该模型压缩了复杂的大脑解剖相关痴呆将症状转化为一个概念性的、彩色编码的框架，显示与神经退行性疾病和精神功能相关的大脑区域。模型中显示的成像模式与患者所经历的症状有关。
该模型对与阿尔茨海默氏症生理变化相关的预测能力在410人身上得到验证。通过投射大量来自正常衰老和痴呆综合征的数据，以记忆、执行功能、语言、行为、运动、感知、语义知识和视觉空间能力为目标，获得了额外的验证。
研究人员发现，痴呆症患者大脑中葡萄糖使用模式的51%的差异只能用10种模式来解释。每个患者都有这10种大脑葡萄糖模式的独特组合，这些模式与他们所经历的症状类型有关。在后续工作中，由琼斯博士指导的梅奥诊所神经内科人工智能(AI)项目正在使用这10种模式来研究人工智能系统，帮助解释正在接受阿尔茨海默病和相关综合征评估的患者的脑部扫描结果。
琼斯博士说:“这个新的计算模型，得到了更多的验证和支持，有可能将科学努力重新转向精神和痴呆症研究中复杂系统生物学的动力学，而不是主要关注错误折叠的蛋白质。”
“如果与阿尔茨海默病相关的心理功能在整个大脑中以分布的方式进行，那么就需要一个像我们提出的这样的新疾病模型。我们认为这种模型可能会影响诊断、治疗以及对神经退行性变和一般心理功能的基本理解。”
参考: Jones D, Lowe V，格拉夫-雷德福J，等。阿尔茨海默病神经退行性变的计算模型。Nat Commun．2022; 13(1): 1643。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 29047 - 4
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