DunedinPACNI: как измерить темп старения мозга по одному МРТ-снимку

Может ли МРТ мозга показать, с какой скоростью стареют наш мозг и тело? Докторантка Марта Арбису Гомес рассказывает, как биомаркер DunedinPACNI оценивает темп старения по одному МРТ-снимку и прогнозирует когнитивное снижение.

Зачем измерять темп старения?

Старение происходит у всех по-разному. У двух людей одного хронологического возраста траектории могут сильно различаться: один может десятилетиями сохранять хорошее физическое и когнитивное здоровье, а у другого могут проявляться ранние признаки хрупкости, когнитивного снижения или повышенного риска заболеваний.

Поэтому в последние годы растёт интерес к разработке биомаркеров, способных оценивать биологический возраст или, ещё точнее, темп, с которым человек стареет. Такие биомаркеры могли бы помочь на ранней стадии выявлять людей с повышенным риском снижения, оценивать профилактические вмешательства и лучше понимать связь старения с такими заболеваниями, как деменция, инсульт или сердечно-сосудистые заболевания.

До сих пор многие из этих инструментов основывались на молекулярных данных, например на так называемых эпигенетических часах. Однако не во всех исследованиях есть образцы ДНК или анализ метилирования. МРТ мозга же широко используется в неврологических исследованиях и исследованиях старения.

Исследование, опубликованное в Nature Aging, ставит очень интересный вопрос: может ли один МРТ-снимок мозга дать информацию о темпе старения всего организма?

Чтобы ответить на него, авторы разработали новую меру под названием DunedinPACNI (Dunedin Pace of Aging Calculated from NeuroImaging) — биомаркер на основе нейровизуализации, оценивающий темп старения по одному изображению мозга.

Как проводилось исследование?

Отправной точкой стало Данидинское исследование (Dunedin Study) — продольная когорта из Новой Зеландии, в рамках которой десятилетиями наблюдают более тысячи человек, родившихся в 1972–1973 годах. Эта когорта особенно ценна, поскольку позволяет видеть, как меняется здоровье одних и тех же людей с течением времени, а не просто сравнивать людей разного возраста.

В предыдущих исследованиях учёные рассчитали так называемый Pace of Aging — меру темпа старения, основанную на 19 биомаркерах различных систем организма. Эти биомаркеры включали сердечно-сосудистые, метаболические, почечные, иммунные, лёгочные и стоматологические показатели, многократно измерявшиеся в возрасте от 26 до 45 лет.

В новой работе авторы использовали МРТ мозга, выполненную в 45 лет у 860 участников Данидинского исследования. Из этих изображений они извлекли структурные показатели мозга, такие как толщина коры, объём серого вещества, площадь поверхности коры, объём подкорковых структур и размер желудочков.

На этих данных они обучили статистическую модель оценивать Pace of Aging по МРТ мозга. Результатом стал DunedinPACNI — мера, которая призвана не просто сказать, «выглядит ли мозг старше», а оценить, стареет ли человек быстрее или медленнее в биологическом смысле.

Что показывают ключевые результаты?

Результаты показывают, что DunedinPACNI связан со многими показателями здоровья мозга и общего здоровья.

Во-первых, в самом Данидинском исследовании у людей с более высокими значениями DunedinPACNI наблюдался профиль, соответствующий более быстрому старению: хуже равновесие, медленнее походка, меньше сила, хуже моторная координация, больше физических ограничений, хуже самооценка здоровья, ниже когнитивные результаты и более выраженные признаки старения лица.

Это говорит о том, что информация, содержащаяся в МРТ мозга, может хотя бы частично отражать процессы старения, затрагивающие весь организм.

Авторы также проверили надёжность меры на независимых данных проекта Human Connectome. DunedinPACNI показал отличную надёжность при повторном тестировании, то есть мера остаётся стабильной при расчёте по повторным снимкам одного и того же человека.

При применении DunedinPACNI к крупным внешним когортам, таким как ADNI и UK Biobank, были выявлены чёткие связи с когнитивным функционированием. Люди с более высоким DunedinPACNI показывали худшие результаты в тестах памяти, психомоторной скорости, исполнительных функций и в когнитивно сложной повседневной деятельности.

Один из важнейших результатов — связь с когнитивным снижением и деменцией. В ADNI у людей с лёгким когнитивным снижением значения DunedinPACNI были выше, чем у когнитивно здоровых, а у людей с деменцией — ещё выше. Кроме того, среди когнитивно сохранных участников более высокий DunedinPACNI в начале наблюдения был связан с более высоким риском развития лёгкого когнитивного снижения или деменции в последующие годы.

Также было установлено, что DunedinPACNI предсказывал более выраженную атрофию гиппокампа со временем. Это особенно важно, поскольку гиппокамп — ключевая структура для памяти и одна из областей, наиболее затрагиваемых при болезни Альцгеймера.

Но исследование не ограничивается мозгом. В UK Biobank DunedinPACNI также был связан с большей хрупкостью, худшей самооценкой здоровья, большим числом хронических заболеваний, более высоким будущим риском заболеваний и более высокой смертностью. То есть эта мера на основе нейровизуализации, по-видимому, улавливает информацию, связанную с общим старением организма, а не только со старением мозга.

Оцениваемая область	Основной результат
Валидация в Данидинском исследовании	DunedinPACNI был связан с худшей физической функцией, худшими когнитивными функциями и более выраженным старением лица.
Надёжность	Отличная надёжность при повторном тестировании.
Когнитивные функции	Более высокие значения были связаны с худшей памятью, психомоторной скоростью и исполнительными функциями.
Когнитивное снижение	Различал когнитивно здоровых людей, людей с лёгким когнитивным снижением и с деменцией.
Переход в деменцию	Предсказывал более высокий риск прогрессирования до когнитивного снижения или деменции.
Атрофия мозга	Был связан с более выраженной атрофией гиппокампа со временем.
Общее здоровье	Связан с хрупкостью, худшей самооценкой здоровья, хроническими заболеваниями и смертностью.
Сравнение с возрастом мозга	Показал связи, сопоставимые с разрывом возраста мозга или превосходящие его.

Что он даёт по сравнению с возрастом мозга?

В последние годы популярным стало понятие возраста мозга, или brain age. Такие модели оценивают, на сколько лет «выглядит» мозг человека по его структуре. Затем рассчитывается разница между оценённым возрастом мозга и реальным хронологическим возрастом. Если мозг выглядит старше ожидаемого, говорят о большем разрыве возраста мозга.

Однако у этого подхода есть ограничения. Предсказание хронологического возраста не всегда равнозначно измерению реального темпа биологического старения. Модель может очень хорошо оценивать возраст человека, но не обязательно улавливать процессы, объясняющие, почему одни люди стареют быстрее других или раньше заболевают связанными с возрастом болезнями.

DunedinPACNI использует иной подход. Вместо обучения предсказанию хронологического возраста он обучается оценивать продольную меру темпа старения, рассчитанную по телесным биомаркерам, измерявшимся почти два десятилетия.

Это различие ключевое. Цель — не узнать, на сколько лет выглядит мозг, а понять, содержит ли структура мозга сигналы о темпе старения организма.

В исследовании DunedinPACNI показал такие же или более сильные связи, чем разрыв возраста мозга (brain age gap), с рядом клинических исходов, включая когнитивные функции, атрофию гиппокампа, хрупкость, хронические заболевания и смертность. Кроме того, обе меры коррелировали лишь умеренно, что говорит о том, что они улавливают частично разную и потенциально взаимодополняющую информацию.

Каково значение для исследований и клинической практики?

Хотя DunedinPACNI пока не является клиническим инструментом, его результаты открывают несколько интересных направлений.

Во-первых, он мог бы быть полезен в исследованиях старения для выявления людей с ускоренным темпом старения до появления серьёзных заболеваний или явного функционального снижения.

Во-вторых, он мог бы помочь оценивать вмешательства, направленные на здоровое старение. Если физическое, когнитивное, медикаментозное вмешательство или изменение образа жизни призвано замедлить старение, объективная мера на основе МРТ мозга могла бы дать дополнительную информацию о его влиянии.

В-третьих, DunedinPACNI мог бы дополнять биомаркеры конкретных заболеваний. Например, при болезни Альцгеймера существуют биомаркеры амилоида, тау или нейродегенерации. DunedinPACNI не заменяет эти маркеры, но мог бы дать более общую картину биологического состояния человека и его уязвимости в целом.

Также важно, что в исследовании изучалось его применение в международных выборках, включая BrainLat — латиноамериканскую когорту здоровых людей и пациентов с болезнью Альцгеймера или лобно-височной деменцией. В этой выборке у людей с деменцией значения DunedinPACNI тоже были выше, что говорит о возможности обобщения меры за пределы когорт, в которых она была разработана. Тем не менее сами авторы отмечают, что нужны дополнительные исследования в разнообразных популяциях.

Каковы ограничения исследования?

Несмотря на многообещающие результаты, DunedinPACNI следует интерпретировать с осторожностью.

Во-первых, это исследовательский инструмент. Пока нет клинических пороговых значений, позволяющих индивидуально интерпретировать результат конкретного человека, и нет достаточно устоявшихся нормативных значений для диагностического использования.

Во-вторых, большинство использованных когорт — из стран с высоким уровнем дохода и с преобладанием участников европейского происхождения. Хотя исследование включает валидацию на латиноамериканской выборке, обобщаемость на другие популяции требует дальнейшего изучения.

В-третьих, DunedinPACNI основан на структурных показателях Т1-взвешенной МРТ. Возможно, в будущем его точность повысится за счёт включения других методов нейровизуализации, таких как функциональная МРТ или показатели связности и микроструктуры белого вещества.

Наконец, DunedinPACNI оценивает темп старения по изображению мозга, полученному в определённый момент. Это не заменяет продольного наблюдения с повторными оценками, особенно когда нужно изучать индивидуальную динамику человека во времени.

Как это открытие связано с NeuronUP?

В NeuronUP мы разрабатываем научно обоснованные цифровые инструменты когнитивной оценки и реабилитации. Подобные исследования подчёркивают важность объединения разных источников информации для лучшего понимания когнитивного и функционального состояния каждого человека.

Возможность сочетать биомаркеры мозга, клинические данные и цифровые когнитивные показатели открывает путь к более персонализированной помощи. Например, в будущем такие инструменты, как DunedinPACNI, могли бы помогать выявлять профили повышенной уязвимости, лучше направлять наблюдение и дополнять когнитивную оценку у людей с риском снижения. 

В этом контексте когнитивная реабилитация понимается не как изолированное вмешательство, а как часть более широкого подхода к здоровому старению. Нейровизуализация может дать информацию о биологическом состоянии мозга, а цифровые платформы позволяют тренировать конкретные когнитивные функции, фиксировать результаты и адаптировать задания к потребностям каждого пользователя.

Такие исследования указывают путь к более профилактической, персонализированной и мультидисциплинарной медицине, в которой раннее выявление и когнитивное вмешательство могут идти рука об руку.

Заключение

DunedinPACNI — значимый шаг вперёд в измерении биологического старения с помощью нейровизуализации. По одному МРТ-снимку мозга этот инструмент позволяет оценить индивидуальные различия в темпе старения и связан с такими важными исходами, как когнитивное снижение, атрофия гиппокампа, хрупкость, хронические заболевания и смертность.

Его главный вклад в том, что он не ограничивается расчётом того, выглядит ли мозг старше или моложе, а пытается уловить сигналы продольного старения организма. Хотя перед клиническим применением ему нужна дополнительная валидация, DunedinPACNI открывает многообещающий путь к изучению того, как мозг и тело стареют как единое целое.

В области нейрореабилитации и когнитивного здоровья эти данные подкрепляют необходимость сочетать биомаркеры, когнитивную оценку и персонализированное вмешательство, чтобы продвигаться к более здоровому старению.

Библиография

• Whitman ET, Elliott ML, Knodt AR, Abraham WC, Anderson TJ, Cutfield NJ, Hogan S, Ireland D, Melzer TR, Ramrakha S, Sugden K, Theodore R, Williams BS, Caspi A, Moffitt TE, Hariri AR. DunedinPACNI estimates the longitudinal Pace of Aging from a single brain image to track health and disease. Nature Aging. 2025;5:1619–1636. doi:10.1038/s43587-025-00897-z.

Если вам понравилась эта статья о DunedinPACNI: как измерить темп старения мозга по одному МРТ-снимку, вас наверняка заинтересуют эти статьи NeuronUP: