Новое исследование с применением машинного обучения и МРТ показало: умеренная физическая активность способна замедлить старение мозга, сохраняя когнитивные функции и структуру нервной ткани. Ученые предупреждают: слишком малая или чрезмерная нагрузка может иметь противоположный эффект.
К такому выводу пришли ученые, проанализировав данные акселерометрии и магнитно-резонансной томографии головного мозга. Исследование проводилось под руководством доцента Чэньцзе Сюй из Школы общественного здравоохранения Педагогического университета Ханчжоу совместно с Тяньцзиньским университетом традиционной китайской медицины и Тяньцзиньским медицинским университетом. Результаты работы опубликованы в журнале Health Data Science.
Ученые изучили сведения 16 972 участников проекта «Британский биобанк». Для оценки так называемого «возраста мозга» использовалась модель машинного обучения LightGBM, примененная к более чем 1 400 фенотипическим признакам, полученным из нейровизуализационных данных. Анализ выявил U-образную зависимость между уровнем физической активности (ФА) и показателем разницы в возрасте мозга (BAG): и низкие, и чрезмерно высокие нагрузки были связаны с более быстрым старением, тогда как умеренная активность давала наибольший положительный эффект.
В отличие от многих предыдущих работ, опиравшихся на самоотчеты участников, исследователи объективно фиксировали уровень активности в течение семи дней при помощи наручных акселерометров. Это позволило количественно оценить легкую (LPA), умеренную (MPA), интенсивную (VPA) и умеренно-интенсивную (MVPA) физическую активность.
Результаты показали, что умеренные значения MPA и VPA заметно снижали BAG (например, для VPA: β = −0,27), что указывает на выраженный защитный эффект в отношении старения мозга.
Ученые также установили, что BAG частично опосредует воздействие физической активности на когнитивные показатели (например, время реакции) и заболевания, связанные с мозгом, такие как деменция и депрессия.
Нейроанатомический анализ показал: снижение BAG при умеренной активности сопровождалось уменьшением гиперинтенсивности белого вещества и сохранением объема поясной извилины, хвостатых ядер и скорлупы. Эти структуры играют ключевую роль в поддержании целостности цереброваскулярной системы и кортико-стриарных связей.
«Наше исследование не только подтверждает нелинейную зависимость между объективно измеренной физической активностью и старением мозга в крупной выборке, но и дает практический вывод: больше упражнений не всегда значит лучше — важнее умеренность», — отметил Сюй.
Далее команда планирует создать многомасштабную модель старения, включающую показатели сна, малоподвижного поведения, результаты МРТ и данные «омикс»-исследований. Лонгитюдные проекты помогут оценить, как изменения образа жизни влияют на старение мозга, а полногеномный и протеомный анализ — выявить биологические механизмы, лежащие в основе этих процессов.