Une étude de cohorte interethnique montre que la résilience cérébrale est significativement associée au vieillissement, aux anomalies vasculaires et au déclin cognitif

À mesure que nous vieillissons, les capacités cognitives et autres capacités de notre cerveau déclinent progressivement. Cependant, comme le cerveau possède une certaine résilience, le rythme du déclin est ralenti. Des études récentes ont montré que les troubles cognitifs et les maladies cérébrovasculaires en fin de vie sont le résultat d’une série d’événements survenant au cours de la vie, parmi lesquels les facteurs de risque vasculaire jouent un rôle crucial. Cependant, les indicateurs traditionnels des outils actuels d’évaluation de la santé cérébrale, tels que la morphologie et le volume du cerveau, ne peuvent pas refléter de manière significative ces facteurs de risque. Il est particulièrement important de développer de nouveaux indicateurs objectifs qui peuvent refléter les facteurs de risque des maladies neurologiques. Des études ont montré que la connectomique du cerveau humain peut quantifier et analyser les changements globaux de la topologie cérébrale en se basant sur une perspective de réseau, et la résilience cérébrale reflète la capacité du cerveau à résister aux perturbations externes, et son niveau de résilience reflète également une capacité à résister au vieillissement. Par conséquent, des indicateurs innovants de résilience cérébrale conçus sur la base de la théorie des réseaux cérébraux devraient surmonter les difficultés mentionnées ci-dessus et devenir des biomarqueurs efficaces reflétant l’état précoce des maladies potentielles du cerveau et du système nerveux.

Récemment, l'équipe du professeur Liu Tao de l'École d'ingénierie biologique et médicale de l'Université de Beihang et l'équipe du professeur Wang Yongjun de l'hôpital Tiantan de Pékin affilié à l'Université médicale de la capitale ont proposé un indicateur d'évaluation objectif innovant pour refléter le niveau de résilience cérébrale - la résilience topologique cérébrale (BTR). Le calcul de cet indicateur est basé sur le réseau de structure cérébrale et utilise des algorithmes tels que le modèle de percolation pour quantifier le processus de dommage et réaliser une évaluation quantitative de la résilience cérébrale. L’étude a également vérifié l’association significative entre la résilience cérébrale et les niveaux cognitifs liés au vieillissement et les niveaux de risque cérébrovasculaire dans deux grandes cohortes communautaires interethniques. Les résultats ont été récemment publiés dans Science Bulletin.

Figure 1 Résumé de l'article

L’étude a calculé la résilience topologique du cerveau sur la base de deux grandes cohortes communautaires (Figure 1). Les fibres de la matière blanche du cerveau ont été reconstruites par suivi des fibres des images de résonance magnétique de diffusion des sujets, et les régions cérébrales ont été divisées à l'aide du modèle de segmentation standard Brainnetome pour obtenir un réseau cérébral avec 246 nœuds. Par la suite, l’étude a combiné l’algorithme de décomposition K-shell et les caractéristiques de centralité des nœuds pour calculer quantitativement les indicateurs de résilience du réseau. L’étude a ensuite analysé les associations entre la résilience cérébrale et le vieillissement, les anomalies vasculaires et la cognition. Enfin, cette étude a construit un modèle d'équation structurelle pour explorer le rôle de la résilience cérébrale dans le modèle « vieillissement-déclin cognitif » et l'a comparé à l'indicateur traditionnel de morphologie cérébrale, le volume cérébral, pour vérifier la spécificité de l'indicateur de résilience cérébrale.

Figure 2 Association entre la résilience cérébrale et le vieillissement, la cognition et les anomalies vasculaires

L’étude a révélé que les indicateurs de résilience cérébrale montraient des associations significatives avec le vieillissement, les facteurs de risque vasculaire et l’athérosclérose dans les deux cohortes de population. La résilience topologique du cerveau a montré une corrélation négative avec l’âge, les facteurs de risque vasculaire et les indicateurs d’athérosclérose, et une corrélation positive avec la capacité cognitive du cerveau (Figure 2). Cela suggère que la résilience cérébrale peut être un trait fondamental qui soutient les capacités cognitives, et que la résilience cérébrale peut être altérée avec le vieillissement et l’accumulation de risques vasculaires.

Afin d’explorer davantage le rôle de soutien de la résilience cérébrale sur la cognition cérébrale au cours du processus de vieillissement, cette étude a utilisé la modélisation par équation structurelle pour analyser l’effet médiateur de la résilience cérébrale. Les résultats du modèle d’équation structurelle ont montré que, par rapport aux indicateurs traditionnels de morphologie cérébrale (volume cérébral), la résilience cérébrale peut atténuer de manière significative les effets du vieillissement, des facteurs de risque vasculaire et de l’athérosclérose sur le déclin cognitif (Figure 3). Ce résultat suggère que l’accumulation de facteurs de risque vasculaire peut conduire à un déclin cognitif en affectant la résilience cérébrale. Cet indicateur devrait devenir un indicateur important pour évaluer la santé cérébrale des personnes d’âge moyen et des personnes âgées, et également fournir de nouvelles perspectives pour explorer les stratégies de protection cognitive au cours du processus de vieillissement.

Figure 3 La résilience topologique du cerveau sert de médiateur aux voies par lesquelles le vieillissement et les vaisseaux sanguins affectent la cognition cérébrale

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Exploration du lien entre la résilience topologique du cerveau et les performances cognitives dans le contexte du vieillissement et des facteurs de risque vasculaire : une étude interethnique basée sur une population. Bulletin scientifique (2024). DOI : 10.1016/j.scib.2024.04.018