心脏代谢状态通过神经血管负荷影响大脑结构与功能：来自EEG和MRI的证据

研究人员针对衰老过程中系统性能量供应与大脑健康的关系展开研究，通过整合心脏代谢状态（ALI）、白质高信号（WMHs）及脑结构与功能（EEG/MRI）的多模态数据，揭示了ALI在神经血管负荷与脑室扩大、EEG非周期性指数（1/f）间的中介作用，为理解衰老的代谢-神经机制提供了新视角。

　　

随着人口老龄化加剧，大脑结构与功能的退行性变化成为重大健康挑战。尽管局部神经代谢功能障碍在衰老中的作用已被广泛研究，但系统性心脏代谢状态如何通过神经血管负荷影响大脑仍不清楚。这一问题的解决对理解衰老的全身性机制至关重要。

德国莱比锡大学的研究团队利用LEMON数据库的196名健康成年人（20-75岁）多模态数据，首次系统揭示了心脏代谢状态（通过ALI评估）在神经血管负荷（WMHs）与脑结构（脑室扩大）、功能（EEG 1/f指数）间的关键中介作用。研究发现，ALI与WMHs显著正相关（rho=0.512），且完全中介了WMHs与脑室扩大的关联（β=0.135）。在功能层面，EEG非周期性指数（1/f）而非α功率，与WMHs和ALI显著相关（rho=-0.4），且ALI完全中介了1/f与WMHs的关系。这些发现发表于《NeuroImage》，为心脏代谢干预延缓脑衰老提供了新靶点。

研究采用三项核心技术：1）基于FLAIR-MRI的自动白质病变检测（LST工具）；2）FastSurfer管道分析脑室/海马体积；3）NeuroDSP和FOOOF工具箱计算EEG频谱特征（1/f指数）。样本来自公开数据库LEMON，涵盖MRI、EEG及血液代谢指标。

3. 结果
3.1 结构关联
WMHs数量与年龄（rho=0.5）和ALI（rho=0.31，年龄校正后）均显著相关。脑室体积（VV）与WMHs的关联（rho=0.7）完全由ALI介导，而海马体积（HV）无此关联，提示脑室扩大反映独特的神经炎症通路。

3.2 功能关联
EEG分析显示，1/f指数（非α功率）与WMHs（rho=-0.4）和ALI（rho=-0.39）显著相关，且ALI完全中介了1/f与VV相关WMHs的关系（β=-0.156），表明代谢状态通过神经血管负荷影响皮层兴奋性。

4. 讨论
该研究首次整合心脏代谢、神经血管和电生理指标，提出WMHs-ALI-1/f通路是衰老的核心特征。1/f指数作为代谢约束的敏感标志物，其与ALI的关联提示系统性代谢失衡可能通过改变神经血管耦合导致脑功能退化。脑室扩大（非海马萎缩）的代谢敏感性，为区分神经炎症与神经退行性病变提供了新依据。

5. 意义与局限
研究揭示了心脏代谢干预对脑健康的潜在价值，但样本局限于德国人群，未来需在多样化队列和纵向设计中验证。结合近期发现1/f指数对缺氧的敏感性（Coronel-Oliveros et al., 2024），该成果为开发基于代谢-神经血管整合的衰老生物标志物奠定了基础。