欧洲五队列研究揭示:自报体力活动与大脑灰质体积无显著关联且不受性别调节

【字体: 时间:2025年05月31日 来源:Scientific Reports 3.8

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  针对体力活动(PA)与大脑结构关联性争议,Lifebrain联盟通过五欧洲队列(n=1809)的随机效应荟萃分析,发现自报MET-min/week与海马体(hippocampus)、背外侧前额叶皮层(dlPFC)体积均无显著关联,且性别无调节作用。研究质疑自评问卷在捕捉脑-行为关联中的敏感性,为脑健康干预研究提供方法学警示。

  

在追求健康老龄化的时代,体力活动被广泛认为能促进大脑健康——从改善儿童执行功能到延缓老年人认知衰退。然而,当科学家们试图厘清体力活动与大脑结构的具体关联时,研究结果却充满矛盾:有些显示海马体体积与运动量正相关,有些则报告性别可能调节这种关系,但调节方向莫衷一是。更棘手的是,多数研究依赖自评问卷获取体力活动数据,其准确性一直备受质疑。这些悬而未决的问题,促使来自丹麦磁共振研究中心、挪威奥斯陆大学等欧洲多国机构的Naiara Demnitz团队展开了一项跨队列研究。

研究人员汇集了Lifebrain联盟中五个欧洲队列(英国Cam-CAN、挪威LCBC、丹麦LISA、英国Whitehall-II和荷兰NESDA)共1809名18-88岁参与者的数据。通过标准化FreeSurfer处理T1加权像获取海马体、背外侧前额叶皮层(dlPFC)等区域的灰质体积,并将不同问卷(IPAQ、CHAMPS等)报告的体力活动统一转换为MET-min/week(代谢当量分钟/周)。采用随机效应荟萃分析整合各队列结果,并探索性别与年龄的调节作用。

主要技术方法包括:1) 多中心MRI数据采集与FreeSurfer(v6.0/5.3)标准化处理;2) 五种体力活动问卷的MET-min/week换算;3) 线性模型分析各队列数据后通过随机效应荟萃分析整合;4) 使用AIC(赤池信息量准则)进行模型优选;5) 针对老年亚组(≥60岁)和LISA队列的加速度计数据开展敏感性分析。

研究结果呈现三个关键发现:

  1. 体力活动与脑体积无显著关联
    荟萃分析显示,无论是海马体(左β=0.02,95%CI -0.03-0.07;右β=0.02,95%CI -0.03-0.07)还是dlPFC(β=0.02,95%CI -0.03-0.06),其体积与MET-min/week均无统计学关联。即便限制于老年亚组(n=1647)或控制BMI(身体质量指数),结果依然稳健。

  2. 性别未显现调节效应
    交互作用分析中,性别×体力活动对海马体(左β=-0.01,95%CI -0.08-0.06;右β=-0.01,95%CI -0.08-0.06)和dlPFC(β=-0.02,95%CI -0.08-0.05)的影响均不显著。AIC权重分析进一步支持不含交互项的模型更优。

  3. 自评问卷有效性存疑
    LISA队列的验证显示,MET-min/week虽与加速度计步数相关(r=0.31),但与 gait speed(步速)和eCRF(估算心肺适能)无关。这提示自评可能系统性偏差——高估剧烈运动、低估日常活动消耗。

这项研究的重要价值在于:首先,通过大样本多队列设计否定了自评体力活动与特定脑区的简单线性关联,提示既往阳性结果可能受测量误差干扰;其次,证明性别差异在脑结构-体力活动关系中的调节作用缺乏稳健证据;最后,强调未来研究需采用客观测量(如加速度计、心肺适能)以提高敏感性。正如作者所言,当研究试图捕捉"可能微小"的脑-行为关联时,方法论的选择或将决定科学发现的可靠性。该成果为脑健康促进研究的测量标准化提供了重要参照。

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