你的衰老速度被科學家拍出來了

一張腦圖，就能看出你老得快不快！

有人年到八十思維活躍健步如飛，有人年紀輕輕就記憶力衰退（別罵了），真實年齡似乎并不能反映衰老水平。

最近，一項來自 Nature 子刊的研究不看你的身份證年齡，而看 " 腦年齡 "。

研究團隊整出了個叫 DunedinPACNI 的新指標，這項指標數(shù)值越高，就越預示了這個人可能要向著腦瓜子變遲鈍、記性咔咔掉，甚至腦萎縮、患癡呆的方向發(fā)展了。

通過多維度實驗，團隊證實了 DunedinPACNI 的有效性。

哈佛醫(yī)學院的計算生物學家 Mahdi Moqri 評價道：

雖然現(xiàn)在用于臨床還早，但這項技術(shù)比傳統(tǒng)的血液檢測方法更有優(yōu)勢。大腦影像能直接反映結(jié)構(gòu)性的變化，而血液指標可能捕捉不到這些細節(jié)。

目前，DunedinPACNI 算法已開源，任何研究人員都可以從自己的 MRI 數(shù)據(jù)中生成分數(shù)。

或許該方法可以幫助大家更好地檢測自身身體狀況，合理調(diào)整生活方式。

衰老速度是怎么算出來的？

這項最新研究建立在著名的 Dunedin 研究之上。

Dunedin 研究追蹤了 1037 位出生于 1972 年 4 月 1 日至 1973 年 3 月 31 日的人從出生以來的生活過程。每隔幾年，Dunedin 研究的研究人員就會尋找參與者測血壓、體重指數(shù)、血糖、膽固醇、肺腎功能等指標的變化 ，甚至連牙齦萎縮和蛀牙都會記錄。

而最新研究，利用了這些參與者在 26 歲、32 歲、38 歲和 45 歲四個時間點被反復測量的19 項多系統(tǒng)生理衰老生物標志物，計算了這些生物標記物在二十年間的平均下降趨勢。

由此，將生物衰老這一理論概念量化為了一個具體的測量指標，即 " 衰老速度 "（Pace of Aging）。

如下圖 a 所示，橫軸為年齡，縱軸為生物標志物的平均得分，體現(xiàn)了這些指標隨年齡增長的衰退趨勢。三條虛線示例三種衰老速度：" 慢 "（衰退平緩）、" 平均 "（中等衰退）、" 快 "（快速衰退）。

而圖 b 用顏色深淺展示了 Dunedin 研究參與者 45 歲時 " 衰老速度 " 的分布，紅色代表衰老更快的人，藍色代表衰老更慢的人，直觀呈現(xiàn)人群中衰老速度的個體差異。

在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步訓練了一個彈性網(wǎng)絡(luò)（ElasticNet）回歸模型來預測縱向衰老速度，最終形成了 DunedinPACNI 這一新型生物標記物。

具體來看建模過程，研究者選取了 860 名 Dunedin 研究參與者在 45 歲時的 T1 加權(quán)腦 MRI（核磁共振成像）數(shù)據(jù)，利用 FreeSurfer 等專業(yè)影像分析軟件，提取了 315 項結(jié)構(gòu)性特征，包括大腦皮層厚度、表面積、灰質(zhì)體積、灰白質(zhì)信號強度比以及腦室體積等。

之后，他們采用彈性網(wǎng)絡(luò)回歸（Elastic Net Regression）建模方法（這是一種既能處理高維度數(shù)據(jù)，又能自動篩選特征、抑制過擬合的技術(shù)），通過十折交叉驗證，不斷優(yōu)化模型參數(shù)。

最終從 315 項原始腦部指標中篩選出 99 項對生理衰老速度預測最有貢獻的結(jié)構(gòu)性特征，并將這些特征的加權(quán)系數(shù)固化為 DunedinPACNI 的最終模型。

團隊通過大量訓練集和驗證集的劃分實驗，持續(xù)檢驗模型在樣本內(nèi)外的預測準確性。

訓練完成后，DunedinPACNI 便能夠僅憑一次 T1 腦 MRI 掃描，通過內(nèi)置的回歸加權(quán)算法輸出個體的相對生物衰老速度，實現(xiàn)從 " 結(jié)構(gòu)性腦影像 " 到 " 全身縱向生物衰老速度 " 的預測。

多維度驗證方法有效

為了評估 DunedinPACNI 的可靠性，研究人員將 DunedinPACNI 評分和與 Dunedin 研究數(shù)據(jù)集中的縱向衰老速度（Pace of Aging）相關(guān)聯(lián)。

結(jié)果顯示，DunedinPACNI 與縱向衰老速度的樣本內(nèi)相關(guān)性為r=0.60，交叉驗證分析得到的平均相關(guān)性為r=0.42，這一預測準確性與新一代表觀遺傳衰老生物標志物的表現(xiàn)相當。

而在參與測量的 15 項指標中，DunedinPACNI 的效應量有 12 項落在縱向衰老速度的95%置信區(qū)間內(nèi)，表明了 DunedinPACNI 和縱向衰老速度的內(nèi)部相關(guān)性。

將指標與衰老的表型相關(guān)聯(lián)，在 Dunedin 研究中，DunedinPACNI 評分更高的成員平衡能力更差，步態(tài)更慢，下肢和上肢力量更弱，協(xié)調(diào)性更差；他們被報告的健康狀況更差、身體限制更多；認知功能測試表現(xiàn)更差；經(jīng)歷更大的童年至成年期認知衰退；看起來更年長。

這些結(jié)果均表明了DunedinPACNI 能夠準確估計 Dunedin 研究數(shù)據(jù)集中的縱向衰老速度。

采用 Haufe 變換，通過計算各腦區(qū)指標與衰老速度的協(xié)方差來估計特征重要性評分，從神經(jīng)生物學的角度來看，DunedinPACNI 評分與皮質(zhì)變薄、水分降低、腦室擴大等典型衰老模式相關(guān)。

這些結(jié)構(gòu)特征既符合正常腦老化的 MRI 表現(xiàn)，也與神經(jīng)退行性疾病的影像特征存在重疊，表明 DunedinPACNI 評分結(jié)果至少部分反映了典型的大腦衰老模式。

此外，使用 HCP 測試 - 重測 MRI 數(shù)據(jù)（n=45）來評估 DunedinPACNI 的重測信度，展現(xiàn)了優(yōu)越的可靠性（ICC=0.94，95%CI=0.89-0.97）。

在驗證了內(nèi)部效度和重測信度后，研究人員還試圖檢驗 DunedinPACNI 是否能夠推廣到新的數(shù)據(jù)集以檢測與衰老相關(guān)的結(jié)果。

在 ADNI 和 UKB 中測試 DunedinPACNI 評分與認知障礙和認知功能的關(guān)聯(lián)。

結(jié)果顯示，在 ADNI 中，DunedinPACNI 評分較高參與者，在用于篩查癡呆癥的心理狀態(tài)檢查、記憶力測試、心理運動速度和執(zhí)行功能測試中表現(xiàn)出更大的障礙（上圖 a）；類似的，在 UKB 中，DunedinPACNI 評分較高的參與者在執(zhí)行功能和心理運動速度測試中的表現(xiàn)也更差（上圖 b）。

接著測試 DunedinPACNI 能否在 ADNI 中區(qū)分正常與臨床受損的認知功能。

結(jié)果顯示輕度認知障礙（MCI）患者的 DunedinPACNI 評分比認知正常（CN）患者更高；癡呆癥患者的 DunedinPACNI 評分比 MCI 患者和 CN 患者都高。

為進一步驗證 DunedinPACNI 能否預測認知正常者的未來認知衰退，研究人員還隨訪了 ADNI 研究中 624 名首次掃描時認知正常的參與者，其中 112 人在長達 16 年的隨訪期內(nèi)進展為 MCI 或癡呆。

分析結(jié)果顯示，基線 DunedinPACNI 評分更高的 CN 參與者不僅更容易發(fā)展為 MCI 或癡呆，且進展時間更早（HR=1.49，P=0.005，95%CI=1.12-1.97），這意味著基線評分前 10% 的個體相比平均水平參與者，發(fā)生 MCI 或癡呆的風險增加了61%。

在 701 名首次掃描時診斷為 MCI 的參與者中進行類似分析，其中 271 人在隨訪期內(nèi)進展為癡呆。

分析結(jié)果同樣表明，基線 DunedinPACNI 評分更高的 MCI 患者更易轉(zhuǎn)化為癡呆（HR=1.44，P<0.001，95%CI=1.26-1.65）。即使控制 APOE ε 4 等位基因數(shù)量（散發(fā)性晚發(fā)型阿爾茨海默病的明確遺傳風險因子）后，效應量仍保持穩(wěn)定。

上述結(jié)果證明 DunedinPACNI 具有預測未來認知衰退和癡呆的可行性。

作為評估個體衰老速度的指標，DunedinPACNI 應該能夠反映大腦退化的縱向軌跡。

研究分析了來自 ADNI 隊列的 1302 名參與者和 UKB 隊列的 4601 名參與者的海馬體萎縮軌跡。結(jié)果顯示，基線 DunedinPACNI 評分更高的參與者在 ADNI 和 UKB 隊列中均表現(xiàn)出加速的海馬體萎縮，這一發(fā)現(xiàn)在控制 APOE ε 4 等位基因數(shù)量后仍然成立。

表明 DunedinPACNI 評分具有預測海馬體加速萎縮的能力。

作為一種從多個生物標志物的縱向評估中得出的衰老指標，DunedinPACNI 還應該能夠捕捉到所有器官系統(tǒng)健康下降的情況，而不僅僅是大腦。

為了驗證這一假設(shè)，研究人員使用 UKB 將 DunedinPACNI 評分映射到虛弱、主觀整體健康狀況、新發(fā)與衰老相關(guān)的慢性疾病以及全因死亡率等指標上。

結(jié)果顯示，DunedinPACNI 評分更高的參與者的弗里德脆弱性指數(shù)（與年齡相關(guān)的能力儲備和功能下降相關(guān)的常見壓力源的脆弱程度）更高，并自我報告了較差的整體健康狀況，這些關(guān)聯(lián)并非由早期認知衰退或 AD（阿爾茨海默病）的高遺傳風險個體驅(qū)動。

患有與年齡相關(guān)的慢性疾病的參與者，DunedinPACNI 評分比沒有患病的參與者更高，患有兩種或兩種以上慢性疾病終生患病率的參與者的 DunedinPACNI 評分比僅患有一種慢性疾病的參與者更高。

在掃描后（即基線）的最大隨訪期間 9.7 年內(nèi)，共有 827 名 UKB 參與者報告至少有一種與衰老相關(guān)的慢性病新診斷，與同時期的關(guān)聯(lián)性一致，基線時 DunedinPACNI 評分較高的健康參與者在后期更可能被診斷為慢性衰老相關(guān)疾病，前 10% 的參與者與平均水平相比，患慢性病的風險增加了 18% 或更多。

鑒于慢性衰老相關(guān)疾病人群的死亡率上升，研究人員還探究了基線 DunedinPACNI 評分是否預測全因死亡率，結(jié)果顯示，基線 DunedinPACNI 評分較高的 UKB 參與者去世更早，處于前 10% 的參與者與平均水平相比，死亡風險至少高 41%，這些關(guān)聯(lián)并非由早期認知衰退或 AD 的高遺傳風險個體驅(qū)動。

綜合來看，這些發(fā)現(xiàn)表明 DunedinPACNI可用于評估整體健康狀況，并評估未來慢性疾病和死亡的風險。

更多詳情，感興趣的童鞋可以查看原論文。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s43587-025-00897-z

GitHub：https://github.com/etw11/DunedinPACNI

參考鏈接：

[ 1 ] https://www.nature.com/articles/d41586-025-02086-9

[ 2 ] https://www.sciencedaily.com/releases/2025/07/250702074312.htm

一鍵三連「點贊」「轉(zhuǎn)發(fā)」「小心心」

歡迎在評論區(qū)留下你的想法！

— 完 —

專屬 AI 產(chǎn)品從業(yè)者的實名社群，只聊 AI 產(chǎn)品最落地的真問題 掃碼添加小助手，發(fā)送「姓名 + 公司 + 職位」申請入群～

進群后，你將直接獲得：

最新最專業(yè)的 AI 產(chǎn)品信息及分析

不定期發(fā)放的熱門產(chǎn)品內(nèi)測碼

內(nèi)部專屬內(nèi)容與專業(yè)討論

點亮星標

科技前沿進展每日見