Innovativa rete neurale 3D per stimare il ritmo dell'invecchiamento cerebrale

Il ritmo dell'invecchiamento cerebrale è un importante indicatore dell'invecchiamento neuroanatomico, distinto dall'età cronologica. A differenza dell'età cerebrale, che rappresenta una misura complessiva e cumulativa dall'età di nascita, il ritmo dell'invecchiamento fornisce una stima più precisa e contemporanea delle variazioni neuroanatomiche nel tempo. Fino ad ora, molte metodologie per mappare il ritmo dell'invecchiamento si sono basate sulla quantificazione della metilazione del DNA nelle cellule del sangue intero, senza considerare il fatto che la barriera ematoencefalica separa queste cellule dalle cellule neurali del cervello.

Per superare queste limitazioni, un gruppo di ricercatori ha introdotto un modello longitudinale basato su una rete neurale convoluzionale tridimensionale (3D-CNN) per stimare il ritmo dell'invecchiamento cerebrale in modo non invasivo dalle risonanze magnetiche (MRI). Il modello longitudinale è stato addestrato su MRI di 2.055 adulti cognitivamente normali (CN), validato su 1.304 CN e successivamente applicato a un gruppo indipendente di 104 CN e 140 pazienti affetti da malattia di Alzheimer (AD).

Nei test condotti, il modello longitudinale ha calcolato il ritmo dell'invecchiamento cerebrale con un errore medio assoluto (MAE) di 0,16 anni (7% di errore medio), superando significativamente il modello trasversale più accurato, il cui MAE era di 1,85 anni con l'83% di errore. Integrando il modello longitudinale con un approccio interpretabile di salienza della rete neurale convoluzionale, i ricercatori hanno mappato le variazioni anatomiche nei tassi di invecchiamento regionale del cervello, rilevando differenze in base al genere, alla decade di vita e allo stato neurocognitivo.

Le stime del ritmo dell'invecchiamento cerebrale fornite dal modello longitudinale sono state significativamente associate a cambiamenti nel funzionamento cognitivo attraverso vari domini, sottolineando la capacità del modello di cogliere la relazione tra invecchiamento neuroanatomico e neurocognitivo. Questa ricerca rappresenta un complemento alle strategie esistenti di valutazione del rischio di AD, che stimano i tassi individuali di cambiamento cognitivo avverso con l'età.

A.Z.

Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Mar 11;122(10):e2413442122. doi: 10.1073/pnas.2413442122.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39993207/