《BMC Digital Health》：Longitudinal digital phenotyping of circadian rest-activity rhythms via wearables as biomarkers for late-life function, cognition, and neuropsychiatric health
编辑推荐：
背景：昼夜节律静息-活动节律（circadian rest-activity rhythmicity）是昼夜节律的行为表现，表征24小时活动模式。越来越多的证据将晚年昼夜节律紊乱与不良结局（包括功能和认知衰退）联系起来。然而，大多数研究是横断面或仅限于单个监测
背景：昼夜节律静息-活动节律（circadian rest-activity rhythmicity）是昼夜节律的行为表现，表征24小时活动模式。越来越多的证据将晚年昼夜节律紊乱与不良结局（包括功能和认知衰退）联系起来。然而，大多数研究是横断面或仅限于单个监测周期，限制了纵向推断。尚不清楚昼夜节律静息-活动节律的恶化或改善是否反映衰老人群的晚年脆弱性。方法：研究人员进行了一项前瞻性纵向队列研究，使用了国家健康与老龄化趋势研究（NHATS）的数据，该队列是美国70岁及以上成年人的全国代表性队列（n=734；55.8%女性；平均年龄79.2岁）。参与者在第11和12周期完成了7天可穿戴监测以及功能、认知和神经精神结局的评估。采用余弦法（cosinor）和非参数方法（强度、时间、规律性、碎片化）推导出昼夜节律静息-活动节律生物标志物。根据昼夜节律静息-活动节律的纵向变化，参与者被分为四个转变组：最佳（persistently optimal）、改善（non-optimal → optimal）、恶化（optimal → non-optimal）和不良（persistently non-optimal）。采用调查加权回归和Cox模型，对社会人口学因素和合并症进行调整，并进行多重检验校正。结果：纵向分析揭示了分级风险等级。不良组表现出最广泛且最强的跨领域关联，与功能和认知衰退相关；例如，较低节律强度与更大的日常生活活动（ADL）残疾（β=0.90 [95% CI: 0.50, 1.30]）、较低的简短体能测试组（SPPB）评分（β= -0.85 [-1.11, -0.59]）以及较低的即时回忆（β= -0.34 [-0.57, -0.10]）纵向相关。节律规律性降低和碎片化增加与各领域较差结局相关。恶化组反映了一种动态转变状态，节律强度和规律性的关联减弱且具有结局特异性。对于神经精神结局，高碎片化与偶发可能痴呆相关，而较低规律性与焦虑/抑郁相关。结论：昼夜节律静息-活动节律是晚年结局的稳健且动态的标志物。强度和规律性的持续虚弱或恶化与功能和认知加速衰退相关，而改善则与稳定化一致。这些发现将可穿戴设备衍生的数字生物标志物定位为脆弱性的早期生物标志物，并在衰老人群中成为可扩展早期风险检测、个体化干预和韧性促进的潜在可修改靶点。
**论文解读：通过可穿戴设备纵向数字表型分析昼夜节律静息-活动节律作为晚年功能、认知和神经精神健康的生物标志物**
**研究背景与问题**
昼夜节律（circadian rhythms）是调控人类生理和行为的核心机制，其行为表现为昼夜节律静息-活动节律（circadian rest-activity rhythmicity），反映24小时活动模式。随着年龄增长，节律强度减弱、碎片化增加，与功能衰退、认知障碍及神经精神疾病风险升高相关。然而，既往研究多为横断面设计或仅基于单次监测周期，无法捕捉个体内节律随时间的变化轨迹。尚不清楚节律恶化或改善是否能够动态反映晚年的脆弱性状态。为填补这一空白，研究团队利用重复的可穿戴监测数据，评估昼夜节律静息-活动节律的纵向转变与晚年健康结局的关联。
**研究设计与方法**
研究数据来自美国国家健康与老龄化趋势研究（NHATS），这是一个全国代表性的社区居住老年人队列（年龄≥70岁）。共纳入734名基线参与者（55.8%女性，平均年龄79.2岁），其中621人完成两次监测。主要技术方法包括：
- **数据来源**：NHATS第11周期（2021年）和第12周期（2022年）的可穿戴监测子集。
- **可穿戴设备**：采用三轴防水研究级腕戴加速度计（Actigraph CentrePoint Insight Watch），连续7天佩戴，记录64 Hz的加速度数据。
- **昼夜节律静息-活动节律生物标志物**：通过参数方法（扩展余弦模型）提取MESOR（中值估计统计量）、振幅（amplitude）、相位（acrophase）和伪F统计量（pseudo-F）；非参数方法计算日间稳定性（IS，interdaily stability）、日内变异性（IV，intradaily variability）、相对振幅（RA，relative amplitude）以及最活跃10小时（M10）和最不活跃5小时（L5）的平均活动。
- **分组策略**：根据年龄和性别分层后，将各生物标志物切分为最佳与非最佳类别，进而基于第11至12周期的变化定义四个转变组：最佳（持续最佳）、改善（非最佳→最佳）、恶化（最佳→非最佳）、不良（持续非最佳）。
- **统计分析**：采用调查加权广义线性模型和Cox比例风险模型，调整年龄、性别、种族、BMI、吸烟、合并症等混杂因素，并使用Benjamini-Hochberg方法校正多重比较。
**研究结果**
**1. 基线特征**
基线队列中，参与者平均年龄79.2岁，平均ADL（日常活动能力）评分为0.85，SPPB（简短体能测试组）评分为6.95，即时回忆5.17个词，延迟回忆4.06个词。8.2%符合可能痴呆标准，7.3%存在焦虑/抑郁症状。可穿戴生物标志物显示：平均振幅1752.9 counts，相位14:25，IS 0.30，IV 0.51。
**2. 基线24小时昼夜节律静息-活动节律剖面**
功能较差者（ADL≥2或SPPB≤9）白天活动降低约30%，晨间峰值减弱；认知受损者（回忆≤3）白天活动峰值约1400 counts vs. 1800 counts；神经精神不良者（偶发痴呆或焦虑/抑郁）分别表现为白天活动低或夜间活动升高。表明节律削弱与多领域健康恶化相关。
**3. 基线关联**
- **功能领域**：低振幅与更高的ADL残疾（β=0.57）、更差的健康自评、更低的握力和SPPB评分显著相关。规律性降低、碎片化增加亦与功能下降相关。
- **认知领域**：低振幅与即时和延迟回忆下降相关（β=-0.19, -0.25），规律性降低与延迟回忆下降相关。
- **神经精神领域**：低振幅（HR=2.30）和高碎片化（HR=2.61）预测偶发痴呆；低相对振幅（HR=2.87）和低稳定性（HR=2.23）预测偶发焦虑/抑郁。
**4. 纵向变化与关联**
在一年随访中，各生物标志物中7.4%-13.7%的参与者恶化，5.6%-13.7%改善。
- **不良组**：持续非最佳节律者表现出最强且最广泛的跨领域关联。例如，低振幅与ADL增加（β=0.90）、SPPB降低（β=-0.85）、即时回忆降低（β=-0.34）显著相关；规律性降低和碎片化增加也与较差结局相关。
- **恶化组**：节律恶化者呈现动态转变状态，效应量较小且具结局特异性。振幅下降与SPPB降低（β=-0.71）和认知回忆下降相关；规律性下降与认知下降相关，但碎片化与认知关联不显著。
- **改善组**：节律改善者多与功能稳定化相关，虽未达统计显著，但方向一致支持保护作用。
- **敏感性分析**：额外调整睡眠障碍后，结果稳健。
**总结讨论与结论**
研究证实昼夜节律静息-活动节律是晚年健康轨迹的强纵向预测因子。持续节律薄弱或恶化与功能、认知加速衰退相关，而节律改善与稳定化一致，表明节律变化比静态水平更具信息量。节律强度是核心决定因素，高碎片化特异性关联痴呆，低规律性更密切关联焦虑/抑郁。这些发现将可穿戴数字生物标志物定位为脆弱性的早期指标和可修改的干预靶点，为大规模早期风险检测、个体化干预和健康老龄化提供可扩展框架。论文发表在《BMC Digital Health》。
