Hemispheric Asymmetry Defines Brain Aging: Five Reproducible NMF Modes Linked to Sex, Lifestyle, Transdiagnostic Genetic Risk, and Molecular Pathways
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Population aging heightens the burden of cognitive decline and brain disorders, yet trajectories of brain aging vary widely across individuals. Because the human brain is intrinsically lateralized, age-related shifts in hemispheric asymmetry may reveal latent aging subtypes that are masked by bilateral averages. Here, we derived reproducible and interpretable asymmetry-based brain-aging modes and validated their behavioral, genetic, and molecular signatures. Using UK Biobank MRI, we computed cortical-thickness asymmetry across 68 Desikan–Killiany regions, transformed signed asymmetry into non-negative channels, and assembled a region-by-participant matrix. We then applied non-negative matrix factorization (NMF) to estimate spatial mode maps and participant-specific loadings, selecting the factorization rank by reconstruction-error elbow criterion (k = 13). Age associations were assessed with covariate-adjusted partial correlations controlling sex and handedness and corrected for multiple testing using false discovery rate (FDR). Generalizability was evaluated by projecting an independent cohort (Cam-CAN; n = 608) onto UK Biobank–derived spatial maps. We additionally tested sex differences, lifestyle/behavioral correlates, transdiagnostic polygenic risk score (PRS) coupling across 12 neuropsychiatric/neurodegenerative disorders, and imaging–transcriptomic pathway enrichment using Allen Human Brain Atlas expression and Metascape. We identified five age-linked asymmetry modes that replicated directionally in Cam-CAN. Modes differed systematically by sex and displayed distinct lifestyle signatures spanning sleep, physical activity, alcohol intake, diet, device use, and smoking. Genetic coupling was mode-specific, with different modes aligning with distinct constellations of transdiagnostic PRS. Imaging–transcriptomic analyses further indicated mechanistic dissociability, implicating mitochondrial bioenergetics, antigen presentation, innate immune/inflammatory pathways, and synaptic/neurodevelopmental programs. Hemispheric asymmetry decomposes into reproducible, mechanistically diverse aging modes that connect to modifiable behaviors and transdiagnostic genetic liability. This asymmetry-informed, mode-based framework advances subtype-oriented phenotyping of brain aging and provides a foundation for individualized risk stratification and mechanistic hypothesis generation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,044 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,008 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».