南加州大学凯克医学院的Mark and Mary Stevens神经影像与信息学研究所（Stevens INI）研究人员开发出一种突破性的脑部成像技术，揭示了大脑中微小血管如何随每次心跳产生脉动——这些变化可能为理解衰老过程及阿尔茨海默病等疾病提供关键线索。
发表在《自然心血管研究》杂志的这项研究，首次介绍了在活人体内非侵入性测量"微血管体积脉动"（大脑最小血管的节律性扩张和收缩）的方法。研究团队使用超高场7T磁共振成像（MRI）技术，发现这些微血管脉动随年龄增长而增强，尤其在大脑深部白质区域表现明显，该区域对大脑网络间通信至关重要。随着年龄增长，此区域白质特别容易受到远端动脉供血减少的影响——远端动脉是将血液从心脏输送到身体远端的血管。增强的微血管脉动可能干扰大脑正常功能，进而加速记忆丧失和阿尔茨海默病发展。
"动脉脉动如同大脑的天然泵，帮助推动液体流动并清除代谢废物，"凯克医学院神经病学和放射学教授、该研究高级作者Danny JJ Wang博士表示，"我们的新方法首次使我们能够观察到这些微小血管体积如何随衰老及血管风险因素而变化，为研究大脑健康、痴呆症和小血管疾病开辟了新途径。"
数十年来，研究人员已知大动脉僵硬和脉动与中风、痴呆及小血管疾病相关。但此前在不使用仅限动物实验的侵入性方法情况下，几乎无法测量大脑最小血管中的这些脉动。
USC研究团队创新性地结合两种先进MRI技术——血管空间占据（VASO）和动脉自旋标记（ASL）——追踪微血管在心动周期中的细微体积变化。研究证实，相比年轻人，老年人在深部白质区域表现出更显著的微血管脉动增强，而高血压会进一步放大这些变化。"这些发现填补了大血管成像观察与衰老及阿尔茨海默病中微血管损伤之间的关键空白，"主要作者、Wang实验室博士后研究员Fanhua Guo博士指出。
过度的血管脉动可能损害大脑"类淋巴系统"——这一新近发现的代谢废物清除网络，专门负责清除β-淀粉样蛋白等有害物质（此类蛋白在阿尔茨海默病患者大脑中异常积聚）。长期液体循环障碍可能加速认知功能衰退。
"能够在活体内测量这些微小血管脉动是重大突破，"Stevens INI主任Arthur W. Toga博士评价道，"该技术不仅深化了我们对大脑衰老机制的理解，更展现出神经退行性疾病早期诊断与监测的临床应用前景。"
研究团队正致力于将该方法适配更广泛临床场景，包括在更普及的3T MRI扫描仪上应用。后续研究将验证微血管体积脉动能否预测认知功能结局，及其作为阿尔茨海默病及相关疾病早期干预生物标志物的潜力。
"这仅仅是开端，"Wang强调，"我们的目标是将这项技术从实验室推向临床实践，为数百万面临痴呆风险的人群提供诊断、预防和治疗策略的科学依据。"
关于本研究
除Wang外，研究团队成员还包括Stevens INI的Fanhua Guo、Chenyang Zhao、Qinyang Shou、Kay Jann和Xingfeng Shao，以及西门子医疗（Siemens Healthcare）的Ning Jin。该研究获得美国国立卫生研究院（NIH）多项资助，项目编号包括UF1-NS100614、S10-OD025312、R01-600 NS114382、R01-EB032169、RF1AG084072、R01-EB028297、R01-NS134712和R01-NS121040。
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