随着年龄增长，大脑不仅部分区域会变薄，其整体形态也会发生微妙扭曲。研究发现，这些几何形状的变化与记忆、推理及其他思维能力的下降密切相关，因此脑部形状可能成为评估大脑健康状况的一个有前景的窗口。
在加州大学欧文分校学习与记忆神经生物学研究中心（CNLM）研究人员的领导下，科学家们绘制了大脑形态在成年期和晚年如何变形的图谱，并将这些变形与认知能力联系起来。这项研究将关注点从"损失多少"组织转移到"如何"改变大脑结构——以及这对阿尔茨海默病等疾病可能意味着什么。
脑部老化的全新视角
"大多数关于大脑老化的研究都集中在不同区域损失了多少组织，"西班牙拉古纳大学教授、资深作者尼尔斯·扬森表示。
"我们发现，大脑的整体形状以系统性的方式发生变化，而这些变化与某人是否表现出认知障碍密切相关。"
该团队没有仅仅测量区域体积，而是对2600多名30至97岁成年人的磁共振成像扫描进行了几何分析。他们提出了一个简单而有力的问题：当大脑老化时，哪些部分倾向于向外突出，哪些部分倾向于向内凹陷？
形状变化反映认知能力
一个清晰的模式浮现出来。大脑的下部和前部区域倾向于向外凸出，而上部和后部区域则倾向于向内压缩。
这种"拉锯战"并非随机。例如，在"后部挤压"程度更强的人，其推理任务表现更差。这一模式非常稳健，在两个独立数据集中都得到了复制，表明这是衰老的一致特征，而非单一队列中的噪声。
这些发现表明，大脑外层的变形方式似乎反映了大脑思维能力的保持程度。
脑部形状与阿尔茨海默病风险
一个微小区域特别引人关注：内嗅皮层。它位于内侧颞叶，是记忆的关键枢纽，也是tau蛋白（一种与阿尔茨海默病相关的有毒错误折叠蛋白）最早积聚的部位之一。
大脑形状的变化可能使内嗅皮层更接近颅骨的坚硬基底，使其更加脆弱。
"这有助于解释为什么内嗅皮层是阿尔茨海默病病理的'零号病灶'，"该研究合著者、CNLM主任迈克尔·亚萨表示。
"如果老化的大脑逐渐以挤压这一脆弱区域抵向坚硬边界的方式发生变化，可能会为损伤扎根创造完美风暴。理解这一过程为我们思考阿尔茨海默病的机制以及早期检测的可能性提供了全新视角。"
这一观点并不取代分子原因——而是增加了物理背景。机械力和重力可能有助于设定退化从何处开始以及为何以特定方式扩散的舞台。
痴呆症的几何线索
由于形状特征与现实世界认知能力相关，研究团队看到了简单几何标记物的潜力，这些标记物可以在症状出现前几年就标记出痴呆症风险。这符合更广泛的努力，即在阿尔茨海默病最早、最可干预的阶段进行检测。
"这不仅仅是测量大脑萎缩，"扬森说，"而是观察大脑结构如何应对老化，以及这种结构如何预测谁更可能在记忆和思维方面遇到困难。"
如果在更大、更多样化的队列中得到验证，形状测量指标可以与海马体体积、淀粉样蛋白和tau蛋白正电子发射断层扫描，或基于血液的生物标志物等熟悉指标并列使用。这些综合工具可以更精确地进行风险评估，并帮助跟踪对干预措施的反应。
跟踪全生命周期的变化
研究人员汇集了整个成年期的扫描数据，并应用标准化流程来捕捉全脑变形模式。然后，他们将这些几何读数与记忆和推理测试的表现联系起来。
地形并不均匀，因人而异。但变化的方向——某些区域向外，其他区域向内——却惊人地一致，最强烈的变形与更差的认知能力相关联。
在两个独立数据集中的复制增强了信心，表明这些变形反映了衰老的一般特征，而非单一样本或扫描仪的人工产物。
脑部老化的未来研究方向
如果脑部形状携带风险信息，就会引发新的问题类型：生活方式改变——睡眠、锻炼、血压控制——能否减缓有害变形？
某些药物能否以保护性方式改变几何形状？头部姿势、平衡问题或脑脊液动力学的细微变化是否会加剧对脆弱区域的机械应力？
这些都是可测试的想法。目前，主要启示很明确：老化的大脑不仅会变小，还会改变形态——而这些轮廓似乎很重要。
"我们刚刚开始解锁脑部几何形状如何影响疾病，"亚萨说，"但这项研究表明，答案可能就隐藏在显而易见的地方——在大脑本身的形状中。"
该研究由美国国家衰老研究所支持，发表在《自然·通讯》杂志上。
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