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

volBrain 是一個(gè)在線MRI腦容量測量系統(tǒng),。它的目的是幫助世界各地的研究人員從他們的MRI數(shù)據(jù)中自動(dòng)獲取腦容量信息,，而不需要在他們的本地站點(diǎn)建立任何基礎(chǔ)設(shè)施,。

VolBrain以一種完全自動(dòng)的方式工作，并且能夠提供大腦結(jié)構(gòu)體積,，而不需要任何人類交互,。VolBrain鼓勵(lì)全球的科研人員使用該系統(tǒng)。為了在所有用戶之間共享有限的計(jì)算資源,，每個(gè)用戶每天可以提交的案例數(shù)量限制在10例,。評估版本的VolBrain是免費(fèi)的非商業(yè)和非醫(yī)療目的。這一免費(fèi)平臺(tái)由CNRS,、波爾多大學(xué)和西班牙巴倫西亞大學(xué)開發(fā),，研究人員能夠上傳結(jié)構(gòu)核磁共振文件，并在非常短的時(shí)間內(nèi)獲得對掃描腦結(jié)構(gòu)體積的自動(dòng)分析,。自2015年創(chuàng)建以來,，已為全球2 500多名用戶分析了110 000多個(gè)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(biāo)記物來測量,，比如大腦不同區(qū)域的大小。對這些生物標(biāo)記物的研究表明,，在老年癡呆癥出現(xiàn)之前,，某些腦結(jié)構(gòu)在老年癡呆癥出現(xiàn)之前就會(huì)萎縮。然而,，關(guān)鍵的問題仍然存在：

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

基于對2944名9個(gè)月至94歲健康對照者的MRI掃描，研究小組建立了一個(gè)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(jìn)行了比較,。他們的結(jié)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(jié)構(gòu)在老年癡呆癥的存在下都會(huì)出現(xiàn)萎縮,。

這個(gè)研究還屬于早期,。未來我們期待更多的結(jié)果，更加詳細(xì)地告訴我們大腦逐漸變化的過程,。

VolBrain這個(gè)工具還是非常有價(jià)值的,。也許中國也可以在這方面做一些投資，通過數(shù)據(jù)為全人類的大腦研究做貢獻(xiàn),。

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

大多數(shù)神經(jīng)元有三個(gè)基本部分：細(xì)胞體,、多樹突和軸突,。

• 細(xì)胞體包含細(xì)胞核，其中包含所有的基因,。細(xì)胞體指導(dǎo)和調(diào)節(jié)細(xì)胞的活動(dòng),。

• 樹突是分支狀結(jié)構(gòu)，從細(xì)胞體延伸而來,，并從其他神經(jīng)元收集信息,。

• 軸突在樹突對面的細(xì)胞體的末端是一個(gè)電纜狀的結(jié)構(gòu)，并將信息傳遞給其他神經(jīng)元,。

神經(jīng)元的功能和存活取決于幾個(gè)關(guān)鍵的生物過程：

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交流

神經(jīng)元經(jīng)常與鄰近的腦細(xì)胞接觸,。當(dāng)一個(gè)神經(jīng)元接收到來自其他神經(jīng)元的信號時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生一種電荷,，電荷沿著軸突傳播,，并通過一個(gè)稱為突觸的微小間隙釋放神經(jīng)遞質(zhì)化學(xué)物質(zhì)。就像鎖上的鑰匙一樣,，每個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)分子結(jié)合到附近神經(jīng)元樹突上的特定受體位點(diǎn),。這個(gè)過程觸發(fā)化學(xué)或電信號，刺激或抑制接受信號的神經(jīng)元的活動(dòng),。交流經(jīng)常發(fā)生在腦細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)之間,。事實(shí)上，科學(xué)家估計(jì),，在大腦的通訊網(wǎng)絡(luò)中,，一個(gè)神經(jīng)元可能與其他神經(jīng)元有多達(dá)7000個(gè)突觸連接。

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新陳代謝

新陳代謝分解細(xì)胞內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì),。這個(gè)過程對健康的細(xì)胞功能和生存至關(guān)重要,。為了發(fā)揮這一功能，細(xì)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(yīng)之一，它消耗的能量高達(dá)人體能量的20%-比任何其他器官都要多,。

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修復(fù),，重塑和再生

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

神經(jīng)元是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要參與者，但其他類型的細(xì)胞也是健康大腦功能的關(guān)鍵,。事實(shí)上,，膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中數(shù)量最多的細(xì)胞，比神經(jīng)元數(shù)量多出10比1,。這些細(xì)胞以各種形式出現(xiàn)-如小膠質(zhì)細(xì)胞,、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞-包圍和支持神經(jīng)元的功能和健康。例如,，小膠質(zhì)細(xì)胞保護(hù)神經(jīng)元免受物理和化學(xué)損傷,，并負(fù)責(zé)清除大腦中的外來物質(zhì)和細(xì)胞碎片。為了實(shí)現(xiàn)這些功能,，膠質(zhì)細(xì)胞經(jīng)常與大腦中的血管協(xié)同工作,。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和血管細(xì)胞共同調(diào)節(jié)大腦內(nèi)部的微妙平衡，以確保其功能處于最佳狀態(tài),。

神經(jīng)元細(xì)胞連接喪失與細(xì)胞死亡

在阿爾茨海默病中,，當(dāng)神經(jīng)元在整個(gè)大腦中受到損傷和死亡時(shí)，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)系可能會(huì)中斷,，許多大腦區(qū)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(dǎo)致大量腦體積的喪失,。

參考文獻(xiàn)

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