双極性障害と統合失調症におけるディープラーニングベースの構造脳年齢推定:単一サイト試験試験
Akila Weerasekera1,2,3, Shuqin Zhou1,2,3, Chao Wang1,2,3
1Psychotic Disorders Division, McLean Hospital, Belmont, Massachusetts, USA.
Human brain mapping
|February 19, 2026
まとめ
統合失調症 (SZ) と双極性障害 (BD) は,成人期初期に加速した脳老化 (Brain-PAD) を示し,健康な対照群 (HC) よりも大きな変動率を示しています. フロントテンポラル領域は,これらの脳年齢予測の主要な要因である.
科学分野:
- 神経科学は神経科学である.
- 精神科医は精神病を患っている.
- 放射線学 放射線学
背景:
- 加速した脳老化は,統合失調症 (SZ) や二極性障害 (BD) などの重度の精神疾患に関連しています.
- 神経画像バイオマーカーである脳PADは,潜在的可能性を示しているが,SZとBDにおけるその発達と変動性のさらなる理解を必要としている.
- 現存する研究では,これらの状態における脳の老化パターンの詳細な分析が欠けている.
研究 の 目的:
- ディープラーニングのアプローチを用いて,SZとBDにおけるBrain-PADの発達経路と地域的要因を調査する.
- グループ内の変動性を評価し,SZおよびBD患者の年齢予測に貢献する脳領域を特定する.
- SZ,BD,および健康な対照群 (HC) の間の脳-PADパターンを比較する.
主な方法:
- HC (n=155) からの構造MRIデータで3Dコンボリューションニューラルネットワーク (3D-CNN) が訓練され,独立したSZ (n=161) とBD (n=122) コーホートに適用されました.
- Brain-PADは,予測された脳年齢をクロノロジカル年齢から引いたものとして計算されました.
- グラデント加重クラスアクティビゼーションマッピング (Grad-CAM) は地域貢献を特定し,統計分析は年齢別グループ間の相互作用と異質性を調査した.
主要な成果:
- 3D-CNNモデルは,HC (MAE=3.05年) で高い精度を示したが,BD (MAE=8.86年) とSZ (MAE=9.01年) で精度が低下した.
- 平均脳PADは,SZ (+6.7年) とBD (+4.2年) で,HC (+0.7年) と比較して,特に若い年齢で,有意に上昇しました.
- SZとBDは,40歳以降の脳-PAD異質性およびHC軌跡からの逸脱が増加したことを示した. フロントテンポラル領域は,グループ全体で脳年齢の主要な予測因子でした.
結論:
- SZとBDは,成人期の初期に加速された明らかな脳老化 (Brain-PAD) を表しており,HCよりも異質性が大きい.
- フロントテンポラル領域は,脳年齢の予測に不可欠であり,年齢に関連する構造変化に対する感受性を示している.
- Brain-PADは,明らかな脳老化のグループレベルのマーカーとして機能し,特に中年の分岐に関して,縦断的な調査を正当化します.
