Alterungsbedingte Unterschiede in der Netzwerksteuerbarkeit werden durch Redundanz in großflächigen Gehirnnetzwerken gemildert

Zusammenfassung Das alternde Gehirn durchläuft wesentliche Veränderungen in seiner Topologie. Die Mechanismen, durch die das Gehirn altersbedingte Veränderungen in der Topologie mildert, um eine robuste Kontrolle über Gehirnnetzwerke aufrechtzuerhalten, sind unbekannt. Hier verwenden wir Diffusions-MRT-Daten von kognitiv intakten Teilnehmern (n = 480, Alter 40–90), um altersbedingte Unterschiede in der durchschnittlichen Steuerbarkeit von strukturellen Gehirnnetzwerken zu untersuchen, topologische Merkmale, die diese Unterschiede mildern könnten, und die Gesamtauswirkung auf die kognitive Funktion. Wir finden altersbedingte Rückgänge in der durchschnittlichen Steuerbarkeit in Kontrollhubs und großflächigen Netzwerken, insbesondere innerhalb der frontoparietalen Kontroll- und Standardnetzwerke. Darüber hinaus finden wir, dass Redundanz, ein hypothetisierter Mechanismus der Reserve, quantifiziert durch die Bewertung von Mehrschrittpfaden innerhalb von Netzwerken, die Auswirkungen topologischer Unterschiede auf die durchschnittliche Netzwerksteuerbarkeit mildert. Schließlich entdecken wir, dass die durchschnittliche Netzwerksteuerbarkeit, Redundanz und das Volumen der grauen Substanz jeweils einzigartig zu prädiktiven Modellen der kognitiven Funktion beitragen. Zusammenfassend verdeutlichen unsere Ergebnisse die Bedeutung von Redundanz für die robuste Kontrolle von Gehirnnetzwerken und für die kognitive Funktion im gesunden Altern.