22 de agosto de 2024
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El cerebro envejece de cinco maneras diferentes
Un estudio con escáneres cerebrales sugiere que podrían desarrollarse métodos para detectar las primeras etapas de las enfermedades neurodegenerativas
Resonancia magnética cerebral de un cerebro normal.
BSIP/UIG vía Getty Images
Un análisis de casi 50.000 escáneres cerebrales ha revelado cinco patrones distintos de atrofia cerebral asociados con Envejecimiento y enfermedades neurodegenerativasEl análisis también ha vinculado los patrones a factores de estilo de vida como el tabaquismo y el consumo de alcohol, así como a marcadores genéticos y sanguíneos asociados con el estado de salud y el riesgo de enfermedad.
El trabajo es un “tour de force metodológico” que podría hacer avanzar enormemente la comprensión de los investigadores sobre el envejecimiento, dice Andrei Irimia, gerontólogo de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles, que no participó en el trabajo. “Antes de este estudio, sabíamos que la anatomía cerebral cambia con el envejecimiento y la enfermedad. Pero nuestra capacidad para comprender esta compleja interacción era mucho más modesta”.
El estudio fue publicado el 15 de agosto en Medicina natural.
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Arrugas en el cerebro
El envejecimiento puede provocar no sólo canas, sino también cambios en la anatomía del cerebro que son visibles en las imágenes por resonancia magnética (IRM), y algunas áreas se encogen o sufren alteraciones estructurales con el tiempo. Pero estas transformaciones son sutiles. “El ojo humano no es capaz de percibir patrones de cambios cerebrales sistemáticos” asociados con este deterioro, dice Christos Davatzikos, especialista en imágenes biomédicas de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y autor del artículo.
Estudios anteriores han demostrado que los métodos de aprendizaje automático pueden extraer las sutiles huellas del envejecimiento de los datos de resonancia magnética. Pero estos estudios a menudo tenían un alcance limitado y la mayoría incluía datos de un número relativamente pequeño de personas.
Para identificar patrones más amplios, el equipo de Davatzikos se embarcó en un estudio que tardó aproximadamente ocho años en completarse y publicarse. Utilizaron un método de aprendizaje profundo llamado Surreal-GAN, que fue desarrollado por el primer autor Zhijian Yang mientras era estudiante de posgrado en el laboratorio de Davatzikos. Los científicos entrenaron el algoritmo con resonancias magnéticas cerebrales de 1.150 personas sanas de entre 20 y 49 años y 8.992 adultos mayores, incluidos muchos que experimentaban un deterioro cognitivo. Esto enseñó al algoritmo a reconocer características recurrentes de los cerebros envejecidos, lo que le permitió crear un modelo interno de estructuras anatómicas que tienden a cambiar al mismo tiempo frente a las que tienden a cambiar de forma independiente.
Los investigadores aplicaron el modelo resultante a imágenes por resonancia magnética de casi 50.000 personas que participaban en varios estudios sobre el envejecimiento y la salud neurológica. Este análisis arrojó cinco patrones discretos de atrofia cerebral. Los científicos relacionaron varios tipos de degeneración cerebral relacionada con la edad con combinaciones de los cinco patrones, aunque hubo cierta variabilidad entre individuos con la misma afección.
Patrones de envejecimiento
Por ejemplo, Demencia y su precursor, el deterioro cognitivo levetenía vínculos con tres de los cinco patrones. Curiosamente, los investigadores también encontraron evidencia de que los patrones que identificaron podrían usarse potencialmente para revelar la probabilidad de una mayor degeneración cerebral en el futuro. “Si desea predecir la progresión del estado cognitivo normal al deterioro cognitivo leve, uno [pattern] “Fue el más predictivo con diferencia”, afirma Davatzikos. “En etapas posteriores, la adición de un segundo [pattern] enriquece su predicción, lo que tiene sentido porque esto captura la propagación de la patología”. Otros patrones se vincularon a afecciones como la enfermedad de Parkinson y Enfermedad de Alzheimery una combinación de tres patrones fue altamente predictiva de mortalidad.
Los autores encontraron asociaciones claras entre ciertos patrones de atrofia cerebral y diversos factores fisiológicos y ambientales, como el consumo de alcohol y el tabaquismo, así como diversas características bioquímicas y genéticas asociadas a la salud. Davatzikos afirma que estos resultados probablemente reflejan el efecto del bienestar físico general sobre la salud neurológica, porque el daño a otros sistemas orgánicos puede tener consecuencias para el cerebro.
Davatzikos advierte, sin embargo, que el estudio “no significa que todo pueda resumirse a cinco números”, y su equipo busca trabajar con conjuntos de datos que incluyan una gama más amplia de condiciones neurológicas y tengan una mayor diversidad racial y étnica.
Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 19 de agosto de 2024.