在老化过程中观察到进行性认知衰退和白质完整性的丧失,但这两个过程是否相关仍不清楚。我们提出了脱髓鞘导致的失相干假说(DDH),作为一种将老化过程中非均匀的、特定神经束的髓鞘丢失与认知衰退联系起来的机制。这种髓鞘丢失导致长距离神经元集合协调所需的传导时序退化,从而损害任务依赖性功能网络的动态组装,促进与年龄相关的认知变化。
轴突髓鞘化决定了传导速度以及信号传输保真度,这些特性对于长距离输入与局部振荡的锁相整合以及中尺度功能性脑网络的组装至关重要。如果不同神经束之间的髓鞘丢失是异质性的,那么由此产生的时序扰动也应该是异质性的,对支持高级认知的网络产生不成比例的影响。
为验证这一点,我们分析了638名40-99岁个体的结构和微结构磁共振成像数据,量化了不同白质通路中的纤维束化以及皮层区域下方灰白质界面的神经突方向弥散与密度成像(NODDI)。我们观察到特定神经束的非均匀性髓鞘衰退,在服务于高级认知和记忆的神经束(钩束、穹窿、胼胝体)中存在显著的非线性损失,这与认知老化和神经退行性疾病风险增加相关的神经通路在晚年加速易损性一致。神经束水平的退化与年龄相关的网络组织和认知变化相吻合。
这些发现可能支持DDH作为与年龄相关的认知变化的理论框架。特别是,特定神经束的时序扰动驱动了老化过程中协调网络活动的崩溃。
竞争利益声明:作者声明不存在竞争利益。
资助信息:美国国立卫生研究院国家老龄化研究所(NIH NIA):P01 AG066591、T32 AG000266、ADRC P50 AG023501、ADRC P30 AG062422;Larry L. Hillblom年龄相关认知衰退预防网络资助:2014-A-004-NET
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