图形理论允许研究人员模拟大脑区域之间的结构和功能连接。图片由朱淑贤等人提供。随着年龄的增长，我们的身体会发生变化，这些变化会延伸到我们的大脑和认知能力。尽管研究已经发现了大脑随年龄的变化，如灰质体积的减少或记忆的延迟，但Shivangi Jain博士等研究人员对大脑随年龄变化的更深入研究很感兴趣。
作为杜克大学David Madden实验室的博士后，Jain对大脑的结构和功能连接是如何随着年龄变化的很感兴趣。Jain依赖于日益流行的图论方法，图论是一种将大脑建模为一组相互连接的节点或大脑区域的方法。以这种方式研究大脑，可以使研究人员在大脑的物理布局和这些区域在活动时的相互作用之间建立联系。结构连接代表大脑区域之间的实际解剖连接，而功能连接指的是大脑区域之间的相关活动。
杰恩的研究使用了一系列测试速度、执行功能和记忆力的任务，每一项都随着年龄的增长而下降。利用fMRI数据，Jain观察到功能连接的下降，即功能模块随着年龄的增长而变得不那么分离。在结构连通性方面，老化与白质连接强度和整体效率的下降有关，后者表示具有更短路径的模块之间的长度更有效。因此，衰老的大脑在解剖学、激活和行为层面上都表现出变化。
然后，Jain研究了这些网络级别的变化如何在观察到的行为变化中发挥作用。通过使用统计模型，她发现执行控制任务性能的下降可以用观察到的功能连接的变化来解释。此外，Jain发现结构连通性的变化导致了功能连通性的变化。综上所述，这些结果表明，随着年龄的增长，大脑区域之间的物理连接会恶化，进而导致功能性连接的减少和认知能力的下降。
像Jain的研究可以帮助解释大脑结构和功能之间的复杂关系，以及这些关系如何影响行为输出。
邮件作者:Sarah Haurin新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://researchblog.duke.edu/2020/02/19/brain-networks-change-with-age/