大脑表面微小、浅显的沟槽可能为衰老和阿尔茨海默病如何影响脑结构和认知功能提供新的见解。一项发表在《神经科学杂志》上的新研究发现，这些被称为“三级沟槽”的小型凹陷，在老年人和阿尔茨海默病患者中比更深、更显著的大脑褶皱显示出更明显的变薄现象。重要的是，某些沟槽的变薄与记忆力和执行功能的下降密切相关。
阿尔茨海默病是一种以进行性记忆丧失和认知障碍为特征的神经退行性疾病，通常在老年阶段开始。研究人员长期以来一直在试图了解导致这种衰退的具体脑部变化。一个关注的重点是大脑皮层——大脑的外层，其复杂的表面图案由隆起（回）和沟槽（沟）组成。这些特征不仅是结构性的，还与大脑功能和发育相关。尽管较大的沟槽已被广泛研究，而较小且更具可变性的沟槽则一直被忽视——直到现在。
这项新研究聚焦于大脑后内侧皮层（PMC）区域中的这些较小沟槽。该区域包括楔前叶和后扣带回的部分，并在记忆及其他认知过程中发挥关键作用。它也是淀粉样蛋白和tau蛋白积累最早影响的脑区之一，而这两种蛋白是阿尔茨海默病的标志性特征。
由加州大学伯克利分校科学家领导的研究团队使用高分辨率脑扫描检查了216名成年人的沟槽情况。样本包括72名年龄在22至36岁之间的年轻人、72名认知健康的老年人（65至90岁），以及72名患有阿尔茨海默病的老年患者，他们的年龄与健康老年组匹配。所有参与者均接受了详细的磁共振成像结构脑扫描，以及记忆力和执行功能评估。
与依赖自动脑图的传统研究不同，研究人员手动识别并标记了参与者脑扫描中的4000多个沟槽。这一过程尤为重要，因为目标的小型沟槽通常不会出现在平均脑模板或自动化地图中。每个沟槽均由经过培训的专家使用专业软件和参考图谱进行标注。团队重点关注了PMC中的12个特定沟槽，其中一些是在近年才被发现的新沟槽，未包含在标准解剖数据库中。
为了测量脑结构的变化，研究人员计算了每个沟槽的厚度和深度，并将这些测量结果在三组参与者之间进行了比较。数据显示，随着年龄增长和疾病进展，皮质变薄的现象尤为明显，最小、最浅的沟槽变化最为剧烈。例如，称为边缘下沟（ifrms）和腹侧次脾沟（sspls-v）的两个沟槽比任何更大的深沟槽表现出更显著的变薄现象。这些发现在大脑两半球一致，尽管右半球在某些比较中显示出稍强的效果。
不仅这些小沟槽表现出更大的萎缩，它们的结构完整性也与认知表现密切相关。通过统计模型确定记忆力和执行功能最重要的预测因子，研究人员发现少数这些沟槽（尤其是右半球的沟槽）的变薄与较低的认知评分强烈相关。这包括新描述的ifrms和sspls-v沟槽，以及一些更大、更成熟的沟槽。这些关系具体与皮质厚度相关；沟槽深度并未如此强烈地预测认知表现。
这些结果支持一种称为“逆向生成假说”的理论，该假说认为，生命后期发展出的大脑区域也是在衰老和疾病中最早衰退的区域。由于三级沟槽是大脑发育过程中最后形成的，并且主要存在于与高级思维相关的区域，因此它们可能特别容易发生退化。它们在认知中的作用及其个体间的结构变异性，使其成为未来研究阿尔茨海默病个性化风险和恢复力因素的重要目标。
研究作者还指出，他们基于个体水平的高分辨率方法与许多过去的研究形成对比，后者依赖于群体水平的脑平均值，可能会掩盖细微但有意义的差异。通过对每位参与者的脑沟槽进行手动标注，团队能够检测到可能被忽略的解剖变异。这种对个体变异的关注可能有助于解释为什么认知衰退在不同人群中进展不同，即使在诊断相似的情况下也是如此。
尽管该研究提供了三级沟槽萎缩与认知衰退之间关联的证据，但仍有一些局限性。由于沟槽是手动标注的，这一过程耗时且限制了样本规模，无法与大规模成像研究相比。此外，研究结果基于横断面数据，这意味着每位参与者只在单一时间点接受研究。需要纵向研究来确认这些沟槽在衰老和阿尔茨海默病进展过程中如何变化。
另一个悬而未决的问题是，为什么这些小沟槽特别脆弱。有研究者推测，它们位于富含长程连接的脑区，因此更容易退化，而另一些人则指出它们的薄皮质结构或靠近早期蛋白质积累部位可能是原因。未来利用尸检数据或先进成像技术的研究可能会帮助澄清这些机制。
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