Cinco formas en que el cerebro puede envejecer reveladas por 50.000 escáneres

Los resultados hacen albergar esperanzas de que puedan desarrollarse métodos para detectar las fases más tempranas de las enfermedades neurodegenerativas

Un análisis de casi 50.000 escáneres cerebrales1 ha revelado cinco patrones distintos de atrofia cerebral asociados al envejecimiento y las enfermedades neurodegenerativas. El análisis también ha vinculado los patrones a factores del estilo de vida, como el tabaquismo y el consumo de alcohol, así como a marcadores genéticos y sanguíneos asociados al estado de salud y al riesgo de enfermedad.

Según Andrei Irimia, gerontólogo de la Universidad del Sur de California en Los Ángeles que no participó en el trabajo, se trata de un «tour de force metodológico» que podría suponer un gran avance en la comprensión del envejecimiento por parte de los investigadores. «Antes de este estudio, sabíamos que la anatomía del cerebro cambia con el envejecimiento y la enfermedad. Pero nuestra capacidad para comprender esta compleja interacción era mucho más modesta».

El estudio se publicó en Nature Medicine.

Arrugas en el cerebro

El envejecimiento puede inducir no sólo canas, sino también cambios en la anatomía cerebral visibles en las resonancias magnéticas (RM), ya que algunas zonas se marchitan o sufren alteraciones estructurales con el paso del tiempo. Pero estas transformaciones son sutiles. «El ojo humano no es capaz de percibir patrones de cambios cerebrales sistemáticos» asociados a este deterioro, afirma Christos Davatzikos, especialista en imágenes biomédicas de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia y autor del artículo.

Estudios anteriores han demostrado que los métodos de aprendizaje automático pueden extraer las sutiles huellas del envejecimiento a partir de datos de resonancia magnética. Pero estos estudios solían tener un alcance limitado y la mayoría incluían datos de un número relativamente pequeño de personas.

Cerebros de ratones viejos rejuvenecidos por una proteína de la sangre joven

Para identificar patrones más amplios, el equipo de Davatzikos se embarcó en un estudio que tardó unos ocho años en completarse y publicarse. Utilizaron un método de aprendizaje profundo llamado Surreal-GAN, desarrollado por el primer autor, Zhijian Yang, cuando era estudiante de posgrado en el laboratorio de Davatzikos. Los científicos entrenaron el algoritmo con resonancias magnéticas cerebrales de 1.150 personas sanas de entre 20 y 49 años y 8.992 adultos mayores, muchos de ellos con deterioro cognitivo. De este modo, el algoritmo aprendió a reconocer las características recurrentes de los cerebros que envejecen, lo que le permitió crear un modelo interno de las estructuras anatómicas que tienden a cambiar al mismo tiempo frente a las que tienden a cambiar de forma independiente.

A continuación, los investigadores aplicaron el modelo resultante a las resonancias magnéticas de casi 50.000 personas que participaron en diversos estudios sobre el envejecimiento y la salud neurológica. Este análisis arrojó cinco patrones discretos de atrofia cerebral. Los científicos relacionaron varios tipos de degeneración cerebral relacionada con la edad con combinaciones de los cinco patrones, aunque había cierta variabilidad entre individuos con la misma afección.

Patrones de envejecimiento

Por ejemplo, la demencia y su precursor, el deterioro cognitivo leve, estaban relacionados con tres de los cinco patrones. Curiosamente, los investigadores también hallaron indicios de que los patrones identificados podrían utilizarse para revelar la probabilidad de una mayor degeneración cerebral en el futuro. «Si se quiere predecir la progresión de un estado cognitivamente normal a un deterioro cognitivo leve, uno de los patrones era el más predictivo con diferencia», afirma Davatzikos. «En etapas posteriores, la adición de un segundo [patrón] enriquece la predicción, lo que tiene sentido porque capta la propagación de la patología». Otros patrones se relacionaron con afecciones como la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer, y una combinación de tres patrones fue altamente predictiva de la mortalidad.

Los autores hallaron claras asociaciones entre ciertos patrones de atrofia cerebral y diversos factores fisiológicos y ambientales, como el consumo de alcohol y el tabaquismo, así como varias firmas genéticas y bioquímicas asociadas a la salud. Davatzikos afirma que estos resultados reflejan probablemente el efecto del bienestar físico general sobre la salud neurológica, ya que los daños en otros sistemas orgánicos pueden tener consecuencias para el cerebro.

No obstante, Davatzikos advierte de que el estudio «no significa que todo pueda reducirse a cinco cifras», y su equipo está estudiando la posibilidad de trabajar con conjuntos de datos que incluyan una gama más amplia de afecciones neurológicas y tengan una mayor diversidad racial y étnica.

REFERENCIA

Brain aging patterns in a large and diverse cohort of 49,482 individuals

Fuente: Nature

Foto: Resonancia magnética coloreada de una cabeza y un cerebro humanos, con la persona mirando hacia la izquierda.
Algunas partes del cerebro tienden a atrofiarse y deformarse en concierto con otras regiones.Crédito: Zephyr/SPL