スタンフォード大学の医療研究組織Stanford Medicineなどの研究チームは、安静時の脳領域間の活動パターンから、将来の認知機能低下やアルツハイマー病のリスクを推定する指標を開発しました。認知機能に障害がない1,315人を調べたところ、アルツハイマー病の人に近いパターンを持つ人は、その後の記憶や日常生活機能の低下が速い傾向にありました。
対照的な二つのグループから指標を作成
研究チームは、高齢になっても優れた記憶力を保つ「スーパーエイジャー」と、アルツハイマー病の人の脳活動を比較しました。スーパーエイジャーは、75歳以上で、中年の成人を上回る記憶力を持つ人として研究対象に選ばれました。実行機能についても、同年代の高齢者と同程度であることが条件でした。
指標の作成には、スーパーエイジャー180人とアルツハイマー病の人110人のデータを使用しました。参加者が静かに横たわっている間の脳を、機能的MRIで撮影しています。この検査は、血液中の酸素の変化を脳活動の間接的な指標として捉えます。
研究チームは、脳の異なる領域で信号が連動して変化するつながりを調べました。脳の前方に関わる一部のつながりはスーパーエイジャーで強く、脳の深部にある島皮質に関わる一部のつながりはアルツハイマー病の人で強くなっていました。研究チームは比較結果から、アルツハイマー病への耐性と脆弱性を表す「ARC」というスコアを作成しました。
別の143人でも二つのグループを識別
ARCは、脳のつながりが二つのグループのどちらに近いかを数値化します。スコアが低いほどスーパーエイジャーに近く、高いほどアルツハイマー病の人に近いパターンです。研究では、前頭前野や側頭部、島皮質のネットワークが識別に関わりました。
指標の作成後、研究チームは二つのグループに属する別の143人の画像を使って検証しました。このグループにはスーパーエイジャー64人とアルツハイマー病の人79人が含まれます。二つのグループの識別率は約71％でした。
Stanford Medicineは医学部と成人・小児向けの医療提供組織からなる学術医療機関です。この研究には、同機関の研究者に加え、複数の大学や医療機関の研究者が参加しました。研究成果は学術誌Science Advancesに掲載されました。
認知機能に障害がない人を最長12年間追跡
研究チームは次に、認知機能に障害がない成人1,315人の最初の脳画像からARCを算出しました。対象者は55〜70歳で、最初の時点ではスコアの高低による認知機能の明確な差はありませんでした。その後の検査結果や臨床評価と照らし合わせると、経過に違いが現れました。
アルツハイマー病に近いスコアの人は、記憶や日常生活機能の評価で低下が速くなっていました。また、アルツハイマー病や軽度認知障害に進む割合も高い傾向でした。軽度認知障害は、記憶や思考の問題が目立ち始めても、日常生活の大部分は自立して送れる状態です。
追跡期間はデータによって異なり、多くは約5〜6年、最長では12年でした。スーパーエイジャーに近いスコアの人は平均年齢が低かったため、研究チームは一つのデータ群で開始時の年齢を考慮して分析しました。その後も臨床評価や検査成績の差は残りました。
タンパク質の蓄積や既存指標との関係
追跡画像では、アルツハイマー病に近いスコアの人ほど、脳内に蓄積するタンパク質のアミロイドβが速く増えていました。両グループの開始時点の蓄積量は同程度でした。アルツハイマー病と関連する別のタンパク質、タウの蓄積には明確な差がありませんでした。
ARCは、タンパク質そのものの量ではなく、安静時に離れた脳領域の活動がどのように連動するかを捉えます。研究チームは、年齢、アミロイドβとタウの画像、APOE遺伝子に関係するリスクを使った予測にARCを加えました。その結果、軽度認知障害やアルツハイマー病への進行の予測が改善しました。
研究の上級著者Yu Zhang氏は、アミロイドβやタウに着目した従来の指標に対し、より早い認知機能低下の兆候を捉える指標を探すことが課題だと述べています。別の研究では、認知機能に障害がない段階の検査に使う脳脊髄液検査やPET検査には、費用や利用しやすさ、身体への負担といった課題が挙げられています。脳脊髄液は脳や脊髄の周囲を満たす液体で、PETは体内の状態を画像化する検査です。
個人の予測に向けた検証と今後の試験
研究の筆頭著者Kanhao Zhao氏は、認知機能が正常な人を数年間追跡する、より大規模な前向き研究が必要だと述べています。多様な集団やMRI装置で検証し、個人単位の予測がどの程度信頼できるかを調べる必要があるとしています。既存の指標に加える価値や、臨床上の判断に役立つかも検証課題です。
ARCは現時点では診断のための指標とは位置づけられていません。Zhang氏は、スコアはその時点の状態を捉えたものであり、将来が決まるものではないと述べています。研究チームは、認知トレーニングの前後でARCがどう変化するかを調べる試験を計画しています。
Zhang氏は、将来的に脳活動のパターンを変える介入への期待も示しています。候補には、磁気刺激で脳に働きかける経頭蓋磁気刺激や認知トレーニングが挙げられています。脳活動のパターンを変えることで病気の経過も変えられるかは、今後の研究課題です。
