人脑计划（Human Brain Project，HBP）的研究人员使用全脑虚拟模型来模拟当神经刺激应用于衰老的人类大脑时会发生什么。

人脑计划4月26日消息

这些模型为健康大脑在衰老过程中的动态变化提供了新的见解，而且至关重要的是，它可以帮助识别治疗性神经刺激的新靶点和策略。

随着大脑年龄的增长，它会“重组”自己：它的神经动力学和神经元之间的连接发生了巨大的变化，通常会导致认知功能的下降。非侵入性的脑刺激技术，如应用电流或磁场，最近被认为是神经和退行性疾病的可能治疗方法，对比和减轻衰老的自然影响。

然而，对健康人脑的大规模实验研究具有明显的伦理限制。由巴塞罗那庞培法布拉大学（Pompeu Fabra University）的 Gustavo Deco 教授领导的一组西班牙研究人员在建模和仿真的帮助下克服了这些局限性。

Gustavo Deco 教授

他们的研究发表在《大脑皮层》（Cerebral Cortex）杂志上，并使用了 620 名健康成年人的静息态 fMRI 数据集，这些数据是在之前的研究中收集的，其中 310 人的年龄在 65 岁以上，另 310 人在 65 岁以下。

研究于2022年3月21日发表在《Cerebral Cortex》（最新影响因子：5．357）杂志上

研究小组寻找了两组人大脑状态的关键差异，并确定了一种类似于所谓的“富人俱乐部”（rich club）区域的大脑状态，这是一个由 12 个相互连接的大脑中枢组成的网络。

“富人俱乐部”网络（上图非本文分享研究配图）

“我们发现，年龄较大的参与者接触与大脑“富人俱乐部”组织重叠的大脑状态的能力较低。这种状态是大脑内信息有效传输的关键，”庞培法布拉大学的 Anira Escrichs 解释说，她是这项研究的第一作者。

“我们成功地模拟了在全脑计算模型中检测到的老年组的大脑状态。然后，我们在模型的所有大脑区域应用人工刺激，寻找一种方法，诱导一种与年轻参与者观察到的类似的大脑状态。”

该研究的主要作者Gustavo Deco 教授和 Anira Escrichs

研究小组发现，大脑的一些区域是迫使老年人向中年过渡的最佳区域——他们确定了楔前叶（Precuneus），“富人俱乐部”的一个突出区域，是最佳靶点。

HPB 旗舰项目团队的长期工作对于创建和研究支持大脑状态之间转换的人类大脑计算模型至关重要。

除了提供关于大脑如何根据年龄对外界刺激做出不同反应的新信息外，这项研究还可能为新的治疗方法奠定基础。

“我们相信，这些发现可能对设计神经刺激干预措施和逆转衰老对大脑功能的影响具有重要意义，” Escrichs 总结道。

人脑计划（英语：Human Brain Project，HBP）是一项为期十年的大型科学研究计划，在百亿亿级超级电脑的基础上，目标在于建立一个基于资通讯技术的协作性科学研究基础建设，使整个欧洲的研究人员能够增进在神经科学、计算机技术及大脑相关医学等领域的知识。该计划于2013年10月1日启动，是欧盟委员会的未来和新兴技术旗舰计划的一部分，由洛桑联邦理工学院统筹，主要是由欧盟资助。

参考文献

Source：Human Brain Project

De－aging the Virtual Brain： Computational Models Used to Identify Key Brain Targets for Stimulation and Counter Brain Aging

Reference：

Escrichs A， Sanz Perl Y， Martínez－Molina N， et al． The effect of external stimulation on functional networks in the aging healthy human brain． Cerebral Cortex． 2022：bhac064． doi： 10．1093／cercor／bhac064

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