Brain disconnection model has been proposed as a possible neural mechanism for cognitive aging. However, the relationship between structural connectivity degeneration and cognitive decline with normal aging remains unclear. In the present study, using diffusion MRI and tractography techniques, we report graph theory-based analyses of the brain structural connectome in a cross-sectional, community-based cohort of 633 cognitively healthy elderly individuals. Comprehensive neuropsychological assessment of the elderly subjects was performed. The association between age, brain structural connectome, and cognition across elderly individuals was examined. We found that the topological efficiency, modularity, and hub integration of the brain structural connectome exhibited a significant decline with normal aging, especially in the frontal, parietal, and superior temporal regions. Importantly, network efficiency was positively correlated with attention and executive function in elderly subjects and had a significant mediation effect on the age-related decline in these cognitive functions. Moreover, nodal efficiency of the brain structural connectome showed good performance for the prediction of attention and executive function in elderly individuals. Together, our findings revealed topological alterations of the brain structural connectome with normal aging, which provides possible structural substrates underlying cognitive aging and sensitive imaging markers for the individual prediction of cognitive functions in elderly subjects.

中文翻译：

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脑结构连接组和认知衰老的拓扑效率与年龄相关的下降。

大脑断开模型已被提出作为认知衰老的可能神经机制。然而，结构连接退化和认知能力下降与正常衰老之间的关系仍不清楚。在本研究中，我们使用扩散 MRI 和纤维束成像技术，报告了基于图论的 633 名认知健康老年人的横截面、基于社区的队列中大脑结构连接组的分析。对老年受试者进行了全面的神经心理学评估。检查了年龄、大脑结构连接组和老年人认知之间的关联。我们发现大脑结构连接组的拓扑效率、模块性和枢纽整合随着正常衰老而显着下降，尤其是在额叶、顶叶、和上颞区。重要的是，网络效率与老年受试者的注意力和执行功能呈正相关，并且对这些认知功能与年龄相关的下降具有显着的中介作用。此外，大脑结构连接组的节点效率在预测老年人的注意力和执行功能方面表现出良好的性能。总之，我们的研究结果揭示了大脑结构连接组与正常衰老的拓扑改变，这为认知衰老和敏感的成像标记物提供了潜在的结构基础，用于个体预测老年受试者的认知功能。网络效率与老年受试者的注意力和执行功能呈正相关，并且对这些认知功能与年龄相关的下降具有显着的中介作用。此外，大脑结构连接组的节点效率在预测老年人的注意力和执行功能方面表现出良好的性能。总之，我们的研究结果揭示了大脑结构连接组与正常衰老的拓扑变化，这为认知衰老和敏感成像标记物提供了潜在的结构基础，用于个体预测老年受试者的认知功能。网络效率与老年受试者的注意力和执行功能呈正相关，并且对这些认知功能与年龄相关的下降具有显着的中介作用。此外，大脑结构连接组的节点效率在预测老年人的注意力和执行功能方面表现出良好的性能。总之，我们的研究结果揭示了大脑结构连接组与正常衰老的拓扑变化，这为认知衰老和敏感成像标记物提供了潜在的结构基础，用于个体预测老年受试者的认知功能。大脑结构连接组的节点效率在预测老年人的注意力和执行功能方面表现出良好的性能。总之，我们的研究结果揭示了大脑结构连接组与正常衰老的拓扑变化，这为认知衰老和敏感成像标记物提供了潜在的结构基础，用于个体预测老年受试者的认知功能。大脑结构连接组的节点效率在预测老年人的注意力和执行功能方面表现出良好的性能。总之，我们的研究结果揭示了大脑结构连接组与正常衰老的拓扑变化，这为认知衰老和敏感成像标记物提供了潜在的结构基础，用于个体预测老年受试者的认知功能。