アジアの子供と高齢者における認知機能に関連する縦断的脳年齢の妥当性と解釈可能性の調査

Core Concepts

脳年齢の縦断的変化は、高齢者と子供の将来の認知機能と関連している。高齢者では脳年齢の増加が認知機能の低下と関連し、子供では脳年齢の増加が認知機能の向上と関連する。

Abstract

本研究では、シンガポールの高齢者と子供を対象に、深層学習による脳年齢予測モデルの一般化可能性と、脳年齢の縦断的変化と認知機能の関係を調査した。
高齢者では、事前学習済みのモデルがそのまま適用できたが、子供では fine-tuning が必要だった。これは、訓練データに子供が少なかったためと考えられる。
高齢者では、基線時の脳年齢が高いほど将来の実行機能の低下が大きかった。一方、子供では、早期の脳年齢の増加率が高いほど将来の抑制機能が良好だった。これは、加齢に伴う脳の変化と認知機能の関係が、高齢者と子供で異なることを示唆している。
モデルの解釈可能性の分析から、高齢者では側脳室周辺や前頭葉領域が重要であるのに対し、子供では白質領域や後部脳領域が重要であることが明らかになった。これらの違いは、加齢に伴う脳の変化のパターンの違いを反映していると考えられる。
以上より、縦断的な脳年齢の変化は、健常な高齢者と子供の認知機能の発達・低下を反映していることが示された。脳年齢モデルの一般化可能性と解釈可能性を高めることで、発達障害や認知症のリスク評価などへの応用が期待される。

Stats

高齢者では、基線時の脳年齢が高いほど、実行機能(p=0.0076)、言語(p=0.0047)、視覚運動速度(p=0.0136)、言語記憶(p=0.0034)、視覚記憶(p=0.0002)の成績が低かった。
子供では、4.5-7.5歳の脳年齢の増加率が高いほど、8.5歳時の抑制機能(p=0.0103)が良好だった。

Quotes

「縦断的な脳年齢の変化は、健常な高齢者と子供の認知機能の発達・低下を反映している」
「脳年齢モデルの一般化可能性と解釈可能性を高めることで、発達障害や認知症のリスク評価などへの応用が期待される」

Key Insights Distilled From

Rate of brain aging associates with future executive function in Asian children and older adults

by Cheng,S. F.,... at www.biorxiv.org 11-28-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.27.568184v4

Deeper Inquiries

高齢者と子供の脳年齢の違いは、どのような生物学的メカニズムによって生じているのだろうか。

高齢者と子供の脳年齢の違いは、主に脳の発達と加齢に伴う生物学的プロセスに起因しています。子供の脳は発達途上にあり、白質の発達や神経回路の形成が活発に行われています。これにより、脳の機能や構造が急速に変化し、脳年齢の予測に影響を与えます。一方、高齢者の脳は加齢による変化を経験しており、脳の一部の萎縮や機能の低下が見られます。これらの変化は脳年齢の増加と関連しており、脳年齢の予測に反映されます。さらに、脳年齢の違いは、遺伝子の発現パターンや神経伝達物質の変化など、複数の生物学的メカニズムによっても説明されます。

脳年齢と認知機能の関係は、文化的・社会的要因によって影響を受けるのだろうか

脳年齢と認知機能の関係は、文化的・社会的要因によって影響を受けるのだろうか。
脳年齢と認知機能の関係は、文化的・社会的要因によっても影響を受ける可能性があります。文化的要因は、教育水準や生活習慣、社会的支援の有無など、脳の発達や加齢に影響を与える要因です。例えば、教育水準が高い人々は認知機能が良好である傾向があり、これは脳年齢との関連性にも影響を及ぼす可能性があります。また、社会的要因はストレスや孤独感などの心理的要因を含み、これらが脳の健康や認知機能に影響を与えることが知られています。したがって、脳年齢と認知機能の関係を理解する際には、文化的・社会的要因も考慮する必要があります。

脳年齢の変化と、その他の健康指標(例えば身体的機能)との関係はどのようなものだろうか

脳年齢の変化と、その他の健康指標(例えば身体的機能)との関係はどのようなものだろうか。
脳年齢の変化と他の健康指標（例えば身体的機能）との関係は、脳と身体の相互作用によって影響を受ける可能性があります。身体的機能の低下は、脳の健康や認知機能にも影響を与えることが知られています。例えば、運動不足や生活習慣病などの身体的健康問題は、脳の構造や機能に悪影響を及ぼす可能性があります。したがって、脳年齢の変化と身体的機能の関係を理解することは、総合的な健康状態や認知機能の予測に重要です。さらに、脳年齢の変化と身体的機能の関係を明らかにすることで、健康管理や予防医学の観点から新たな知見が得られる可能性があります。