阿爾茲海默病人的大腦是從什么時候開始變化的

這個研究來自CNRS（法國國家科學研究中心）、EPHE（法國高等應用研究院）和西班牙巴倫西亞大學的研究人員利用“volBrain”平臺分析了4，000多個健康和病態大腦的MRI掃描，探討了這些問題。他們的模型，發表在2019年3月8日版的《Scientific Reports》揭示老年癡呆癥患者40歲時杏仁核和海馬的早期萎縮。

volBrain 是一個在線MRI腦容量測量系統。它的目的是幫助世界各地的研究人員從他們的MRI數據中自動獲取腦容量信息，而不需要在他們的本地站點建立任何基礎設施。

VolBrain以一種完全自動的方式工作，并且能夠提供大腦結構體積，而不需要任何人類交互。VolBrain鼓勵全球的科研人員使用該系統。為了在所有用戶之間共享有限的計算資源，每個用戶每天可以提交的案例數量限制在10例。評估版本的VolBrain是免費的非商業和非醫療目的。這一免費平臺由CNRS、波爾多大學和西班牙巴倫西亞大學開發，研究人員能夠上傳結構核磁共振文件，并在非常短的時間內獲得對掃描腦結構體積的自動分析。自2015年創建以來，已為全球2 500多名用戶分析了110 000多個腦磁共振成像。

阿爾茨海默病的特征是大腦的變化，其中一些變化可以用生物標記物來測量，比如大腦不同區域的大小。對這些生物標記物的研究表明，在老年癡呆癥出現之前，某些腦結構在老年癡呆癥出現之前就會萎縮。然而，關鍵的問題仍然存在：

為了回答這些問題，科學家們利用volBrain平臺處理了4000多個核磁共振掃描來追蹤整個生命周期的大腦變化和活動。在此之前，科學家沒有涵蓋阿爾茨海默病患者生命的每一個時期的圖像。研究人員建議用大量樣本對不同結構體積中的變化進行建模，以確定健康的大腦隨時間的變化與患病的大腦之間的差異。

基于對2944名9個月至94歲健康對照者的MRI掃描，研究小組建立了一個大腦平均變化的“正常”模型，并與1385名55歲以上老年癡呆癥患者和1877名年輕對照者的病理模型進行了比較。他們的結果顯示病理模型與40歲前海馬和40歲左右杏仁核衰老的正常軌跡存在早期差異。這兩種結構在老年癡呆癥的存在下都會出現萎縮。

這個研究還屬于早期。未來我們期待更多的結果，更加詳細地告訴我們大腦逐漸變化的過程。

VolBrain這個工具還是非常有價值的。也許中國也可以在這方面做一些投資，通過數據為全人類的大腦研究做貢獻。

健康的人腦含有800-1000億個神經元(通過電和化學信號處理和傳遞信息的專門細胞)。它們在大腦的不同部位之間傳遞信息，從大腦發送到身體的肌肉和器官。阿爾茨海默病破壞神經元之間的通訊，導致功能喪失和細胞死亡。

大多數神經元有三個基本部分：細胞體、多樹突和軸突。

• 細胞體包含細胞核，其中包含所有的基因。細胞體指導和調節細胞的活動。

• 樹突是分支狀結構，從細胞體延伸而來，并從其他神經元收集信息。

• 軸突在樹突對面的細胞體的末端是一個電纜狀的結構，并將信息傳遞給其他神經元。

神經元的功能和存活取決于幾個關鍵的生物過程：

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交流

神經元經常與鄰近的腦細胞接觸。當一個神經元接收到來自其他神經元的信號時，它會產生一種電荷，電荷沿著軸突傳播，并通過一個稱為突觸的微小間隙釋放神經遞質化學物質。就像鎖上的鑰匙一樣，每個神經遞質分子結合到附近神經元樹突上的特定受體位點。這個過程觸發化學或電信號，刺激或抑制接受信號的神經元的活動。交流經常發生在腦細胞網絡之間。事實上，科學家估計，在大腦的通訊網絡中，一個神經元可能與其他神經元有多達7000個突觸連接。

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新陳代謝

新陳代謝分解細胞內的化學物質和營養物質。這個過程對健康的細胞功能和生存至關重要。為了發揮這一功能，細胞需要氧氣和葡萄糖形式的能量，這些能量由血液向大腦提供。大腦是任何器官中最豐富的血液供應之一，它消耗的能量高達人體能量的20%-比任何其他器官都要多。

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修復，重塑和再生

人體中的大部分細胞壽命相對較短。而神經元可以在人體存活100多年。但是，神經元必須不斷地自我維護和修復。神經元也會不斷地調整或“重塑”它們的突觸連接。這種調整和重塑過程取決于它們從其他神經元得到多少刺激。例如，它們可能加強或削弱突觸連接，甚至破壞與一組神經元的連接，并與另一組神經元建立新的連接。成年人的大腦可以產生新的神經元 – 神經再生。突觸連接的重塑和神經再生對學習、記憶和可能的腦修復都很重要。

神經元是中樞神經系統的主要參與者，但其他類型的細胞也是健康大腦功能的關鍵。事實上，膠質細胞是大腦中數量最多的細胞，比神經元數量多出10比1。這些細胞以各種形式出現-如小膠質細胞、星形膠質細胞和少突膠質細胞-包圍和支持神經元的功能和健康。例如，小膠質細胞保護神經元免受物理和化學損傷，并負責清除大腦中的外來物質和細胞碎片。為了實現這些功能，膠質細胞經常與大腦中的血管協同工作。神經膠質細胞和血管細胞共同調節大腦內部的微妙平衡，以確保其功能處于最佳狀態。

神經元細胞連接喪失與細胞死亡

在阿爾茨海默病中，當神經元在整個大腦中受到損傷和死亡時，神經元網絡之間的聯系可能會中斷，許多大腦區域開始萎縮。在阿爾茨海默氏癥的最后階段，這種叫做腦萎縮的過程廣泛存在，導致大量腦體積的喪失。

參考文獻

http://volbrain./

https://www./releases/2019/03/190308102129.htm

Pierrick Coupé, José Vicente Manjón, Enrique Lanuza, GwenaelleCatheline. Lifespan Changes of the Human Brain In Alzheimer’s Disease. ScientificReports, 2019; 9 (1) DOI: 10.1038/s41598-019-39809-8