COVID-19大流行不仅改变了我们的生活方式,还可能在物理层面上加速了大脑的老化——即使从未感染过病毒的人也不例外。诺丁汉大学团队在《自然·通讯》(Nature Communications)发表的研究,利用英国生物银行(UKBB)中近千名健康成人的纵向脑影像数据,通过机器学习模型计算“脑年龄差距”(预测脑年龄与实际年龄之差),发现:经历疫情(2020年及以后)的参与者,其大脑比疫情前的对照组平均多老化5.5个月。这一加速效应在老年人、男性、以及经历失业、低收入等生活困境者中更为显著。值得注意的是,尽管脑结构发生了变化,认知测试显示:仅在实际感染过SARS-CoV-2的参与者中出现了心理灵活性与处理速度的下降;未感染者虽脑影像上显示加速老化,但认知功能未受明显影响。该研究强调:日常环境与社会压力本身即足以重塑脑结构,其效应可独立于病毒直接损伤。
研究背景:疫情是“社会压力”而非仅“病毒感染”
既往研究已提示SARS-CoV-2感染可能加重老年人神经退行性变与认知衰退。然而,大流行带来的社会隔离、生活方式中断、经济压力、焦虑等非感染性因素,是否同样影响脑健康,此前缺乏系统研究。
方法:UKBB纵向队列与脑年龄预测模型
研究分为两步:
1. 模型训练
利用15,334名健康成年人(平均年龄63岁)的脑部MRI数据(数百个结构特征,如皮质厚度、灰质体积、白质微结构),训练机器学习模型预测“脑年龄”。模型输出的预测年龄与实际年龄之差即为脑年龄差距(brain age gap, BAG)——正值表示脑结构比实际年龄更“老”。
2. 疫情前后对比
选取996名健康参与者,每人至少有两个时间点的脑扫描(间隔至少两年):
- 疫情前组(对照):两次扫描均在2019年及之前完成;
- 疫情暴露组:一次扫描在疫情前,另一次在2020年3月之后(大流行期)。
通过比较两组在第二次扫描时的BAG差异,量化疫情对脑老化的附加影响。
核心发现:加速老化与感染状态无关
1. 量化加速
疫情暴露组的平均BAG比对照组高5.5个月——即大脑结构上相当于多老了近半年。值得注意的是,这一效应在调整了是否感染SARS-CoV-2后仍然存在,说明加速老化主要由疫情环境本身(而非病毒直接效应)驱动。
2. 易感人群
- 年龄:年长者加速更明显;
- 性别:男性比女性更易受压力相关神经改变影响;
- 社会困境:经历失业、低收入、健康状况不佳的参与者,脑老化加速更显著。
3. 结构 vs. 功能解耦
- 脑结构:疫情暴露组普遍出现加速老化;
- 认知功能:仅在实际感染过病毒的参与者中观察到认知下降(心理灵活性、处理速度等);未感染者认知正常。
这提示:脑影像上的结构老化可能是一种代偿性或适应性的重塑,尚未达到影响认知功能的阈值;或认知改变需要更长的潜伏期。
机制解释:压力-神经-内分泌轴
研究者认为,疫情相关的慢性压力可能通过以下途径加速脑老化:
- 糖皮质激素水平升高(皮质醇)损害海马等应力敏感区域;
- 社会隔离减少认知刺激,削弱神经可塑性;
- 生活习惯改变(运动减少、睡眠紊乱、饮食不规律)影响脑健康。
临床与公共卫生意义
- 风险评估:脑年龄差距可作为公共健康事件的神经生物标志物,评估社会应激对人群脑健康的宏观影响;
- 干预靶点:针对易感群体(老年人、男性、社会经济弱势者)提供心理支持、认知刺激、社会联系恢复计划;
- 长期随访:当前效应是否可逆,需后续扫描验证。
未来方向
- 纳入心理健康、孤独感、体力活动等协变量,厘清具体中介路径;
- 在其他年龄层(儿童、青少年)及非UK队列中验证结果;
- 长期追踪以判断脑结构改变是否持续、是否最终转化为认知下降。
参考信息
Reference: “Pandemic-associated brain ageing in healthy adults without SARS-CoV-2 infection” by Ali-Reza Mohammadi-Nejad et al., Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-025-59876-y