一项新的磁共振成像突破使科学家能够观察大脑中微小血管如何随每次心跳脉动，揭示了与衰老和阿尔茨海默病相关的变化。科学家们首次可视化了大脑的隐藏心跳，为理解衰老和阿尔茨海默病提供了新线索。（图片来源：Shutterstock）
南加州大学凯克医学院的马克和玛丽·史蒂文斯神经影像与信息学研究所（Stevens INI）的科学家们公布了一种突破性的脑成像方法，该方法捕捉了大脑最小血管如何随每次心跳脉动。这些微妙的节律性运动可能为大脑如何衰老以及阿尔茨海默病等疾病如何开始发展提供新的见解。
这项发表在《自然心血管研究》期刊上的研究，首次提出了一种非侵入式方法来测量“微血管体积脉动”，即活体人脑中最小血管的节律性扩张与收缩。
研究团队使用超高场强7特斯拉磁共振成像（MRI）扫描仪发现，这些微血管脉动会随年龄增长而增强，尤其在大脑深部白质区域——该区域对不同脑网络间的通信至关重要。由于心脏远端动脉的血流随时间减弱，此区域尤为脆弱。这些血管中更强的脉动可能干扰脑系统，潜在加速记忆衰退并促成阿尔茨海默病。
郭等人在7特斯拉设备上提出了一种新型MRI技术，首次实现了跨皮层和白质区域的脑微血管体积脉动分层映射。（图片来源：Stevens INI）
大脑隐藏脉动及其在疾病中的作用
“动脉脉动如同大脑的天然泵，帮助推动液体并清除废物，”南加州大学凯克医学院神经病学和放射学教授、该研究资深作者丹尼·J·J·王博士表示，“我们的新方法首次使我们能够在人体中观察这些微小血管的体积如何随衰老和血管风险因素而变化。这为研究脑健康、痴呆症和小血管疾病开辟了新途径。”
研究人员长期以来已知大动脉的硬化和增强脉动与中风、痴呆症及小血管疾病相关。然而，此前观察脑部最小血管的同类脉动仅能通过动物研究中的侵入性方法实现。
MRI创新：观测大脑最小节律
为解决这一问题，南加州大学团队融合了两种精密的MRI技术——血管空间占据（VASO）和动脉自旋标记（ASL），以检测每次心跳期间微血管体积的细微变化。结果显示，老年人在深部白质区域的微血管脉动强度高于年轻人，且高血压会放大这一效应。
“这些发现填补了大血管成像观察与我们在衰老和阿尔茨海默病中观察到的微血管损伤之间的关键空白，”该研究第一作者、王教授实验室博士后研究员郭凡华博士表示。
脉动、废物清除与阿尔茨海默病风险
当这些微小血管脉动过度时，它们可能干扰大脑的“类淋巴系统”——一种近期发现的清除废物（如阿尔茨海默病中累积的β-淀粉样蛋白）的网络。长期的液体循环紊乱可能加剧认知衰退。
“能够在活体内测量这些微小血管脉动是关键的进步，”Stevens INI主任亚瑟·W·托加博士表示，“该技术不仅深化了我们对脑衰老的理解，还为神经退行性疾病的早期诊断和监测带来希望。”
脑健康研究的下一个前沿
研究团队目前正在探索如何将该方法推广至更广泛应用，包括医院常见的3特斯拉MRI扫描仪。未来工作将调查测量微血管体积脉动是否能预测认知变化，并作为阿尔茨海默病及相关疾病的早期生物标志物。
“这仅是开端，”王博士说，“我们的目标是将这项技术从实验室引入临床实践，为数百万痴呆风险人群的诊断、预防和治疗策略提供指导。”
参考文献：“通过7特斯拉高分辨率4D脑血容量MRI评估脑微血管体积”，作者郭凡华、赵晨阳、寿秦阳、金宁、Kay Jann、邵兴峰和丹尼·J·J·王，2025年9月25日，《自然心血管研究》。
DOI: 10.1038/s44161-025-00722-1
除王博士外，该研究其他作者包括Stevens INI的郭凡华、赵晨阳、寿秦阳、Kay Jann和邵兴峰，以及西门子医疗的金宁。
本研究获得美国国立卫生研究院（NIH）资助项目UF1-NS100614、S10-OD025312、R01-600 NS114382、R01-EB032169、RF1AG084072、R01-EB028297、R01-NS134712和R01-NS121040的支持。
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