大脑也会“断崖式衰老”？新研究发现大脑老化的3个关键年龄节点

来源：药明康德内容团队编辑我们很容易从外表上看出，同样年龄的人，衰老程度不一定相同。为了更准确地评估一个人真正的生物学年龄，近年来研究者开发了衡量和评估衰老的新方法，利用多种分析手段鉴定出一系列随着年龄增长而发生明显变化的指标，作为衰老生物标志物。图片来源：123RF作为人体最重要的器官，大脑也会衰老，出现各种认知功能障碍。像人们熟悉的阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病，最重要的风险因素之一就是大脑衰老。那么，我们怎么衡量和评估大脑的衰老程度呢？有什么方法可以知道自己的大脑衰老速度是偏快还是偏慢呢？在近日发表于《自然-衰老》（Nature Aging）的一项研究中，由复旦大学类脑智能科学与技术研究院程炜研究员、复旦大学附属华山医院郁金泰教授、郑州大学第一附属医院许予明教授合作领衔的研究团队，在血液中鉴定出了13种蛋白质与大脑衰老密切相关，可以用来推断大脑的生理年龄以及健康状况。而根据这些大脑衰老关联蛋白质的波动变化，研究人员发现，大脑会在特定年龄阶段经历“断崖式衰老”。据程炜研究员介绍，为了全面反映大脑的生物学衰老状态，这项新研究采用数据驱动的方式，首先构建出了量化大脑衰老进程的时钟模型。为此，研究人员利用英国生物银行数据库（UK Biobank）队列中1万多名健康成年受试者的多模态脑影像数据（包括结构磁共振、功能磁共振、磁敏感和弥散张量成像等），通过人工智能算法创建了一个模型，根据大脑的体积、表面积、白质分布等特征来估算一个人的“脑龄”。相比传统的实际年龄，大脑衰老时钟模型能够更准确地反映大脑的生物学衰老过程。▲课题研究思路（图片来源：研究团队提供）接着，研究人员将大脑衰老时钟模型与大规模血浆蛋白质组学数据结合，分析了英国生物银行数据库中近5000人的血浆蛋白质，寻找与大脑衰老密切相关的关键生物标志物。在纳入分析的2920种血浆蛋白中，研究人员最终确定了13种蛋白质与大脑衰老过快或大脑年龄偏轻有关，例如较高水平的Brevican（BCAN）与大脑衰老较慢有关。▲大脑衰老时钟模型及2920种血浆蛋白质与其的关联（图片来源：研究团队提供）血浆蛋白质水平与脑结构的相关性分析显示，BCAN和KLK6与额叶、颞叶、海马等多个皮层和皮层下结构存在显著关联，而GFAP主要与白质高信号体积及白质纤维束结构相关。这些血浆蛋白质还与新发全因痴呆、阿尔茨海默病、血管性痴呆、脑卒中、抑郁等脑疾病的风险存在显著关联。其中BCAN浓度每增加1个标准差，全因痴呆风险降低39%，阿尔茨海默病风险降低38%，脑卒中风险降低29%。▲大脑衰老相关蛋白与新发脑疾病的生存分析（图片来源：研究团队提供）而新研究最重要的发现则是这些大脑衰老时钟关联蛋白的变化轨迹。其中近三分之一的蛋白质在脑衰老过程中呈现非线性的变化模式，其水平在脑衰老早期即出现显著改变，并代表细胞外基质组成、失巢凋亡、细胞-细胞黏附等生物学功能。综合这些复杂的非线性变化轨迹来看，这一系列血浆蛋白质的水平在三个时间点存在变化高峰：脑龄57、70和78岁时。换句话说，这可能是“大脑断崖式衰老”的时间点。其中，57岁的高峰主要与代谢过程和精神健康特征有关；70岁时，脑结构和痴呆及卒中等脑疾病关联的蛋白质变化最为显著；而78岁的变化高峰与炎症信号通路有关。▲大脑衰老过程中差异表达血浆蛋白质高峰及其生物学功能（图片来源：研究团队提供）研究共同通讯作者、复旦大学附属华山医院郁金泰教授指出：我们的研究发现，脑龄57、70和78岁是大脑功能急剧下降的关键节点，而特定蛋白质的急剧变化可能是脑功能快速退化的关键驱动因素，这一发现为理解脑衰老的分子机制提供了重要的科学依据，也为脑衰老相关疾病提供了新的生物标志物和潜在治疗靶点，不仅有助于实现神经退行性疾病的早期诊断与精准干预，还为制定改善群体脑健康的策略和推动公共卫生干预提供了重要参考。或许我们难以避免大脑的衰老，但研究人员认为，这些发现可以帮助我们更好地监测和预防脑衰老，从而改善生活质量。例如未来通过简单的外周血检测，我们或许能够预测自己的“脑龄”，通过分析血液中的特定标志物，发现脑衰老的早期信号，并量身定制预防和干预计划，如规律、均衡饮食、优质睡眠以及良好的压力管理等，实现健康脑衰老，提升老年生活质量。复旦大学附属华山医院博士生柳伟仕为本文第一作者。复旦大学类脑智能科学与技术研究院程炜研究员，复旦大学附属华山医院郁金泰教授、郑州大学第一附属医院许予明教授为论文共同通讯作者。该研究得到了科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、国家重点研发计划、上海市市级科技重大专项等经费支持。参考资料：[1] Wei-Shi Liu et al.， Plasma proteomics identify biomarkers and undulating changes of brain aging. Nature Aging (2024) DOI: 10.1038/s43587-024-00753-6[2] How fast is your brain ageing? Proteins in blood offer clues. Retrieved Dec. 12， 2024 from https://www.nature.com/articles/d41586-024-04055-0阅读报告全文，请访问欧米伽研究所的“未来知识库”https://wx.zsxq.com/group/454854145828未来知识库是“欧米伽未来研究所”建立的在线知识库平台，收藏的资料范围包括人工智能、脑科学、互联网、超级智能，数智大脑、能源、军事、经济、人类风险等等领域的前沿进展与未来趋势。目前拥有超过8000篇重要资料。每周更新不少于100篇世界范围最新研究资料。欢迎扫描二维码或访问https://wx.zsxq.com/group/454854145828进入。截止到11月25日 ”未来知识库”精选的100部前沿科技趋势报告Air Street Capital《2024 年人工智能现状报告》未来今日研究所：2024 技术趋势报告 – 广义计算篇科睿唯安中国科学院 2024 研究前沿热度指数报告文本到图像合成：十年回顾《以人为中心的大型语言模型（LLM）研究综述》经合组织 2024 年数字经济展望报告加强连通性创新与信任第二版波士顿咨询 2024 全球经济体 AI 成熟度矩阵报告理解世界还是预测未来？世界模型的综合综述Google Cloud CSA2024 AI 与安全状况调研报告英国制造商组织 MakeUK2024 英国工业战略愿景报告从概念到实施花旗银行 CitiGPS2024 自然环境可持续发展新前沿研究报告国际原子能机构 2024 聚变关键要素报告 – 聚变能发展的共同愿景国际可再生能源署 IRENA2024 年全球气候行动报告Cell: 物理学和化学 、人工智能知识领域的融合智次方 2025 中国 5G 产业全景图谱报告未来今日研究所：2024 技术趋势报告 – 移动性，机器人与无人机篇Deepmind：AI 加速科学创新发现的黄金时代报告PitchBookNVCA2024 年第三季度全球风险投资监测报告德科 2024 年未来全球劳动力报告高工咨询 2024 年协作机器人产业发展蓝皮书国际能源署 IEA2024 年全球能源效率报告基因慧基因行业蓝皮书 2024 – 2025普华永道 PwC2024 全球经济犯罪调查英国报告 – 智对风险直面挑战中国互联网协会 2024 面向未来网络的数字孪生城市场景应用白皮书中移智库 2024 先进感知新技术及新应用白皮书智次方研究院 2025 中国 AIoT 产业全景图谱报告未来今日研究所：2024 技术趋势报告 – 人工智能篇国际电联：迈向衡量数字经济的通用框架的路线图联合国粮食与农业组织：2024 年世界粮食安全和营养状况大语言模型综述李飞飞等，AI 智能体：探索多模式交互的前景综述哈尔滨工业大学 – ChatGPT 调研报告2024《美国核部署战略报告》最新文件清华大学：AIGC 发展研究 3.0 发布版 b 版OpenAI：2024 年 OpenAI o1 大模型技术报告Verizon2024 年世界支付安全报告皇家学会哲学学报 从复杂系统角度评估人工智能风险复旦大学 大模型 AI 代理的兴起和潜力：综述经合组织 OECD2024 年气候行动监测报告Wevolver2024 年边缘人工智能现状报告 – 探索各行业边缘 AI 应用动态2024 全球人形机器人产品数据库报告 – 人形机器人洞察研究 BTIResearch《全球金融稳定报告》 把舵定航 不确定性、人工智能与金融稳定瑞士洛桑联邦理工学院 《人工智能中的 – 创造力：进展与挑战》《你所需要知道的理 – 论：人工智能、人类认知与决策》牛津大学最新 53 页报告世界经济论坛 新兴技术时代的网络弹性导航：应对复杂挑战的协作解决方案 2024ADL 理特咨询 2024 汽车出行未来展望报告2024 中国硬科技创新发展白皮书 – 开辟未来产业新赛道科学时代的大语言模型中的人工智能Gartner2025 年重要战略技术趋势报告CBInsights2024 年第三季度全球人工智能投融资状况报告TrendHunter2025 年全球趋势报告 – 全行业顶级创新和变革趋势前瞻天津大学 2024 大模型轻量化技术研究报告欧洲海洋局 2024 导航未来报告将海洋置于更广泛的地球系统中第六版美国安全与新兴技术中心 2024 AI 生成代码的网络安全风险研究报告国际原子能机构 2024 年世界聚变展望报告复旦大学 2024 大语言模型的能力边界与发展思考报告安盛 AXA2024 年气候与生物多样性报告气候过渡计划路线图YouGov2024 美国公众对人工智能 AI 的态度调研报告麦肯锡中国报告：《中国与世界》完整版麦肯锡全球研究所 2024 下一代竞技场报告 – 重塑全球经济的 18 个新兴行业领域Project Sid，一个旨在模拟多智能体交互以研究 AI 文明的项目德国研究与创新专家委员会 德国研究创新与科技成果报告2024 年欧洲关键产业的科技重塑研究报告智能体专题报告之二 – 智能体时代来临具身智能有望成为最佳载体ActivateConsulting 2025 年顶级技术和媒体发展趋势报告兰德 全球灾难风险评估斯坦福李飞飞 《AI agent 综述》Agent AI 开启多模态交互新纪元中国联通研究院 2024 中国生成式人工智能应用与实践展望白皮书中文版普华永道 2024 第五次工业研究报告迈向弹性可持续和以人为本的未来大成 Dentsons2024 年全球智慧城市与互联社区智库年度报告TechUK2024 量子技术挑战与机遇并存构筑量子韧性的策略与实践研究报告Emakina 将塑造 2024 年的技术趋势报告图灵奖得主 Yann LeCun《机器如何才能达到人类智能水平？》——Yann LeCun， 附 Slides 及视频华为：2024 鸿蒙生态应用开发白皮书 V3.0（最新版）CASA：2023 第三代半导体产业发展报告大型视觉语言模型中幻觉现象的综述IEA PVPS：2024 光伏应用趋势报告（英文版）ABI Research：82 个将会或不会在 2024 年发生的技术趋势白皮书《美国反无人机系统未来趋势报告（2024 – 2029 年）》《军事自主系统：未来之路》美空间智能如何？牛津大学博士论文《深度具身智能体的空间推理与规划》2024 低空经济场景白皮书 v1.0战略与国际研究中心（CSIS）人类地月空间探索的总体状况研究报告（2024）Artificial Intelligence Review：人工智能与物理学相遇的综述麦肯锡：全球难题，应对能源转型的现实问题欧米伽理论，智能科学视野下的万物理论新探索（研究论文）Gartner 2025 年主要战略技术趋势研究报告2024 人工智能国外大模型使用手册 + 中文大模型使用手册详解光刻巨人 ASML 成功之奥妙 – 241015CB Insights：未来变革者：2025 年九大科技趋势研究报告国际电信联盟 2023 – 2024 年联合国人工智能 AI 活动报告《人工智能能力的人类系统集成测试和评估》最新 51 页，美国防部首席数字和人工智能办公室（CDAO）2024 瑞典皇家科学院诺贝尔化学奖官方成果介绍报告MHP 2024 全球工业 4.0 晴雨表白皮书世界经济论坛白皮书《AI 价值洞察：引导人工智能实现人类共同目标》瑞典皇家科学院诺贝尔物理学奖科学背景报告资料AI 智能体的崛起：整合人工智能、区块链技术与量子计算 (研究报告，书）OpenAI o1 评估：AGI 的机遇和挑战（280 页）世界知识产权组织：2024 年全球创新指数美国白宫：国家近地天体防御策略与行动计划上下滑动查看更多