2022年06月13日发布 | 485阅读

Neurology | 冯建峰教授团队揭示社交隔离增加痴呆风险及其与大脑结构的关联

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| AiBrain内容团队编辑

处于全球新冠大流行中的我们,都亲历过一定程度的隔离,感受过孤独。社交隔离是个体与社会缺乏联系的客观状态,孤独感是主观的孤立感受。有研究发现社交隔离和孤独感对健康和寿命的危害甚至超过抽烟、肥胖等已知风险因素。社交隔离和孤独的比例逐年上升,被称为“现代行为流行病”,已成为一个严重的公共卫生问题。然而,相对于其重要性,社交隔离和孤独感尚未被充分认识和重视。


近日,复旦大学类脑智能科学与技术研究院冯建峰教授和来自英国剑桥大学、华威大学的研究人员组成的国际合作团队,揭示了社交隔离和孤独感对全因痴呆的相对影响,以及社交隔离和孤独感相关的脑结构差异及分子功能



2022年6月8日,相关研究成果以《社交隔离和孤独感与晚期痴呆的关系》(“Associations of social isolation and loneliness with later dementia”)为题发表在《神经病学》(Neurology),并被美国神经病学会(American Academy of Neurology)选为press release进行推广。该研究发现社交隔离是痴呆的独立风险因素,相关脑结构和分子功能的变化也支持这一结论。在目前全球新冠大流行加剧社交隔离的背景下,该研究突显了社交隔离可能带来的长期危害。

冯建峰

上海数学中心首席科学家、复旦大学类脑智能科学与技术研究院院长,“复旦-科大智能”智能机器人联合实验室主任。长期致力于发展数学、统计与计算机的理论和方法,并原创性地将它们应用于解决神经科学和各类脑疾病中的具体问题。


2011年获英国皇家学会沃夫森研究功勋奖。在单神经元和神经元网络的动力学研究、机器学习算法的设计和分析、随机控制理论、因果关系分析等方面都做出过杰出工作,相关重要成果发表在Molecular Psychiatry, Brain, PNAS, PRL, J Neuroscience等杂志上。目前研究兴趣主要集中在对来自神经科学和脑疾病的不同尺度海量数据的分析、挖掘和理论研究上。提出和发展了全脑关联分析(BWAS)的方法和理论,并成功应用于发现抑郁症、精神分裂症和自闭症病灶;发展了定量化大脑的泛函熵方法,应用于老龄化、智力和创造性的研究中。

研究组基于英国生物银行(UK Biobank)近50万中老年人、跟踪近12年的大规模数据,考虑多种已知的痴呆风险因素(如社会经济因素、基础疾病、生活方式、APOE基因型等),建立Cox比例风险模型,同时估计各类风险因素对社交隔离和孤独感与痴呆风险关系的解释程度(percentage of excess risk mediated)。结果发现基线时社交隔离的个体未来发生全因痴呆的风险增加26%,且独立于所有混淆因素。孤独感同样与痴呆风险的增加有关,但考虑了抑郁的影响后,两者的关系不再显著。该结果表明,相对于主观的孤独感受,客观的社交隔离是全因痴呆的独立风险因素,进一步分组分析发现该效应在60岁以上群体中尤为显著。


 图1:社交隔离和孤独感与全因痴呆的关系及归因于已知风险因素比例


通过分析3万多人的脑结构数据,研究组进一步发现,社交隔离个体的大脑中与学习、记忆等认知功能相关的区域(如前额叶皮层、海马、颞中回)的灰质体积显著降低。并且,这些显著区域的灰质体积中介了基线时的社交隔离和9年后的认知功能间的关系。


图2:(A)社交隔离的脑结构关联性。(B)借助Neurosynth对社交隔离相关脑区认知功能的解码。(C)社交隔离相关脑区灰质体积与UKB认知功能的关系。


转录组分析发现,与社交隔离的脑结构差异模式显著相关的基因主要富集于线粒体功能失调和氧化磷酸化等生物过程。社交隔离的脑结构差异模式还与阿尔兹海默症下调基因的空间分布模式显著相关。


图3:(A)与社交隔离相关脑结构差异模式显著相关的基因功能富集结果。(B)社交隔离相关脑结构差异模式与AD下调基因表达的关系。(C)社交隔离相关脑结构差异模式与AD上调基因表达的关系。

该研究基于大规模纵向随访、脑结构影像和基因表达的多模态数据,在行为层面,比较了社会关系的主客观方面对痴呆风险的相对影响,发现社交隔离是晚期痴呆的独立风险因素;在脑结构层面,发现社交隔离个体负责高级认知功能的脑区灰质体积减少;在分子层面,发现社交隔离相关的脑结构差异模式与线粒体功能通路、AD相关下调基因的表达模式显著相关。c


复旦大学类脑智能科学与技术研究院博士后沈春博士是该论文的第一作者,冯建峰教授和剑桥大学精神病学系Barbara J. Sahakian教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、上海市“脑与类脑智能基础转化应用研究”市级科技重大专项和计算神经科学与类脑智能教育部重点实验室等支持。

剑桥新闻链接:

https://www.cam.ac.uk/research/news/social-isolation-may-impact-brain-volume-in-regions-linked-to-higher-risk-of-dementia


原文链接:

https://n.neurology.org/content/early/2022/06/08/WNL.0000000000200583




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