혈액검사 대신 뇌스캔: 노년에도 놀라운 인지능력을 보이는 사람이 있다. 이러한 슈퍼 노화 물질을 사용하여 연구자들은 이제 놀라운 알츠하이머병 예측 도구를 개발했습니다.
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알츠하이머병은 기억력이나 사고 능력이 눈에 띄게 저하되기 몇 년 전에 뇌 스캔만으로 예측할 수 있습니다. 이는 알츠하이머병 환자와 소위 슈퍼노화 환자의 뇌의 전형적인 휴식 패턴이 눈에 띄게 다르기 때문에 가능합니다.
현재까지 조기 발견을 위한 신뢰할 수 있는 방법은 없습니다. 의사가 치매를 진단할 때 영향을 받은 사람의 뇌에 병리학적 변화가 수년 동안 계속되는 경우가 많습니다. 이것이 바로 “Science Advances” 저널에 발표된 스탠포드 대학 연구원들의 새로운 연구가 나오는 곳입니다.
미국 과학자 팀은 휴식 중에 뇌의 다양한 영역이 서로 어떻게 통신하는지 분석하는 AI 모델을 개발했습니다. 기능적 연결성이라고도 불리는 이 패턴은 피험자가 가만히 누워 있는 동안 MRI 뇌 스캔을 사용하여 측정할 수 있습니다(소위 휴식 상태 fMRI).
지금까지 유사한 연구에서 알츠하이머 환자를 인지적으로 정상적인 노인과 비교했습니다. 문제는 이들 정상적인 노인들이 생물학적으로 서로 매우 다르다는 것이다. 또한 아직 인지 저하가 나타나지 않더라도 최초의 신경 퇴행성 발달은 여전히 뇌에서 볼 수 있습니다. 이로 인해 차이점이 모호해집니다.
따라서 연구자들은 기준점으로 두 개의 극단적인 그룹을 선택했습니다. 하나는 알츠하이머 환자이고 다른 하나는 소위 초노령자, 즉 45세와 비슷한 기억력을 가진 75세 이상의 사람들입니다. 현재 추산에 따르면 이는 노인의 약 10%에 해당합니다. 이를 통해 그들은 소위 ARC 척도(“Alzheimer’s Resilience-Vulnerability Connectome” 점수)를 만들었습니다.
이 모델은 290명(초고령자 180명, 알츠하이머 환자 110명)을 대상으로 훈련된 후 143명의 다른 사람들로 구성된 독립적인 그룹에서 테스트되었습니다. 초노화자와 알츠하이머병 환자를 약 80%의 정확도로 인식했습니다.
진단 전 최대 12년까지 첫 징후 발생
그런 다음 연구자들은 55세에서 70세 사이의 인지적으로 건강한 성인 1,300명 이상(테스트에서 정상인 사람들)에게 이 모델을 적용했습니다. 결과: 뇌 패턴이 알츠하이머 척도의 끝과 유사한 사람들은 기억력 감퇴가 더 빠르고, 아밀로이드 축적이 더 크며, 실제로 다음 해에 알츠하이머병이 발생할 위험이 더 높은 것으로 나타났습니다. 관찰은 최대 12년 동안 진행되었습니다.
주목할만한 점은 초기 스캔에서 두 그룹의 아밀로이드와 타우 수준(고전적인 알츠하이머 바이오마커)이 전혀 다르지 않았다는 것입니다. 이는 영향을 받은 사람들의 뇌에서 일반적으로 발견되는 잘못 접힌 단백질의 축적입니다.
오랫동안 신경학적 쇠퇴의 실제 원인이 될 수 있다고 의심되어 왔습니다. 그러나 이제 독성 단백질 침전물이 더 깊은 질병 과정의 부작용일 수 있다는 증거가 늘어나고 있습니다.
이번 연구의 실험에서 뇌 영역의 의사소통 패턴은 잘 알려진 알츠하이머병의 경고 신호가 측정되기 이전에 뇌 건강을 예측할 수 있었습니다. 수석 저자인 Kanhao Zhao는 “우리 모델은 기존 바이오마커와 비교했을 때 비슷하거나 더 나은 예측력을 보여줍니다.”라고 말했습니다.
ARC 점수는 아직 직접적으로 사용할 수 없습니다. 나쁜 점수가 실제로 개인의 운명을 결정짓는지 여부는 아직 알 수 없습니다. 연구의 주요 저자인 Yu Zhang은 “ARC 가치는 판단이 아니라 스냅샷일 뿐입니다.”라고 강조합니다. 연구자들은 현재 치료 실험을 계획하고 있습니다. 그들은 표적화된 인지 훈련이 뇌 패턴을 초노화층으로 전환할 수 있는지 여부를 테스트하고 싶습니다.
ARC 점수에 따르면 뇌가 위험에 처해 있는 것으로 보이는 사람들은 생물학적으로 더 오래된 뇌를 갖고 있었습니다. 즉, 생년월일이 아니라 뇌 활동 자체를 기준으로 측정한 것입니다. 따라서 모델은 수명이 아닌 뇌의 실제 나이에 반응합니다. 또한 데이터의 점수는 기억력 저하와 알츠하이머병 위험뿐만 아니라 무관심 및 우울증과도 연관되어 있습니다. 이는 뇌의 휴식 패턴이 이전에 생각했던 것보다 뇌의 건강에 대해 훨씬 더 많은 것을 드러낸다는 것을 나타냅니다.
초기 분석에서는 패턴과 관련된 두 가지 유전자를 지적했습니다. 하나는 세포 대사의 염증 과정을 제어하고, 다른 하나는 신경 세포 사이의 연결 지점인 시냅스의 발달을 제어합니다. 이는 여전히 후보이지 히트가 보장되지는 않습니다. 더 큰 연구가 따라야합니다.
Zhang은 “중요한 것은 우리가 조기에 개입해야 한다는 것입니다.”라고 말했습니다. “이것이 바로 우리가 초노화형 뇌 패턴과 알츠하이머형 뇌 패턴을 구별하기 위해 인지적으로 정상적인 사람들에게 초점을 맞추는 이유입니다.”
