Introdução: Superagers são amplamente definidos como indivíduos com mais de 80 anos com desempenho de memória episódica semelhante ou superior aos indivíduos de meia-idade (50-65 anos), o que pode refletir resiliência aos mecanismos convencionais do envelhecimento. Para oferecer um conhecimento mais abrangente sobre o fenótipo dos superagers, vários biomarcadores, incluindo testes neuropsicológicos, neuroimagem, perfis genéticos, histopatológicos e bioquímicos, têm sido estudados na última década. Em termos de registros de neuroimagem, sabese que os superagers mostram preservação cortical seletiva em regiões específicas da rede de modo padrão e rede de saliência, sobrepostos por conectividade funcional mais forte. No entanto, esses estudos incluíram indivíduos a partir dos 60 anos de idade, o que pode ser tendencioso para obter afirmações significativas sobre o desempenho da memória preservada no extremo da vida ( 80 anos). Objetivos: Explorar a importância dos biomarcadores de neuroimagem usando técnicas multimodais de ressonância magnética cerebral para caracterizar superagers e diferenciá-los de seus pares com envelhecimento cognitivo normal. Primeiro, procuramos investigar qualquer relação entre as concentrações de metabólitos cerebrais obtidos por espectroscopia de prótons de voxel único por RM no giro do cíngulo posterior, com o desempenho cognitivo em uma população selecionada de superagers e controles idosos cognitivamente normais (controles idosos). Nossa hipótese é que existe uma assinatura neuroquímica diferente entre esses dois grupos de participantes. Em um estudo adicional, comparamos as diferenças na conectividade funcional no estado de repouso entre superagers e controles idosos em uma variedade de redes neurais para identificar as redes mais discriminativas e as regiões dentro das redes capazes de prever os superagers. Além disso, examinamos as diferenças na probabilidade de ser um superager entre os dados de RM funcional em estado de repouso em campos magnéticos de 3 Teslas (T) e 7T. Nossa hipótese é que as redes funcionais são críticas para prever a função cognitiva preservada em superagers, e as medidas de conectividade funcional seriam aprimoradas em um campo magnético ultra alto. Métodos: Trata-se de uma compilação de dois artigos. Para o primeiro estudo, 25 participantes, compreendendo 12 superagers e 13 controles da mesma média de idade, foram analisados estatisticamente. Usamos espectroscopia de prótons de voxel único na RM 3T para quantificar 18 neurometabólitos no córtex do giro do cíngulo posterior de nossos participantes. Todos os dados da espectroscopia foram analisados usando o software LCModel. Os resultados foram posteriormente analisados usando duas abordagens para comprovar a precisão da técnica: i) comparação da concentração média de metabólitos estimada com limites inferiores de Cramer-Rao < 20%; ii) cálculo e comparação das médias ponderadas dos metabólitos. No segundo estudo, 31 participantes, compreendendo 14 superagers e 17 controles idosos, foram incluídos para análise. Os participantes foram submetidos a RM funcional de repouso em aparelhos de RM 3T e 7T. Um algoritmo de classificação de predição usando um modelo de regressão penalizado nas medições da rede foi empregado para calcular as probabilidades de um idoso saudável ser um superager. Além disso, usamos Odds Ratios (ORs) para quantificar a influência de cada região (nós) em redes pré-selecionadas. Resultados: No estudo de espectroscopia, o principal achado observado foi uma maior concentração total de Nacetil aspartato (NAA+NAAG) em superagers do que em controles idosos usando ambas as técnicas (p = 0,02 para concentração média e p = 0,03 para as médias ponderadas). No estudo investigando a RM funcional em estado de repouso entre os grupos, as principais redes que diferenciaram superagers de controles idosos foram as redes de modo padrão, saliência e rede de linguagem. Os nós mais discriminativos (ORs > 1) em superagers abrangeram áreas no pré-cúneo do córtex cingulado posterior, córtex pré-frontal, junção temporoparietal, pólo temporal, córtex extraestriado superior e ínsula. O modelo de classificação de previsão para ser um superager mostrou melhor desempenho usando o conjunto de dados na RM funcional de repouso no aparelho 7T comparado ao 3T. Discussão e Conclusão: Esta compilação de artigos usando técnicas multimodais de RM cerebral pode contribuir como biomarcadores para diagnosticar o declínio cognitivo precoce e fornecer novos insights sobre os mecanismos biológicos envolvidos na resiliência cognitiva. O primeiro estudo destacou e comparou as diferenças metabólicas no córtex cingulado posterior de superagers e controles idosos, apontando para a direção de que concentrações mais altas de NAA total podem contribuir para o processo de resiliência das vias convencionais de envelhecimento presentes em superagers. No segundo estudo, nossos achados indicaram que a RM funcional de crânio em estado de repouso pode ser uma técnica útil para acessar memória preservada nos idosos e em identificar potenciais superagers, particularmente em regiões pertencentes às redes de modo padrão, saliência, e rede de linguagem. Nossos resultados também destacam o benefício dos aparelhos de RM de campo magnético 7T sobre o 3T para esta tarefa de diagnóstico e classificação, contando principalmente com o aumento da relação sinal-ruído temporal e os maiores coeficientes de conectividade funcional do estado de repouso fornecidos pelo campo ultra-alto. Nossos resultados garantem validação adicional em estudos prospectivos com coortes maiores

Introduction: Superagers are broadly defined as individuals over 80 years old with episodic memory performance similar or superior to middle-aged subjects (50-65 years old), which may reflect resilience to the conventional pathways of aging. To offer more comprehensive knowledge about the superagers phenotype, several biomarkers, including neuropsychological tests, neuroimaging, genetic, histopathological, and biochemical profiles, have been sought over the last decade. In terms of neuroimaging records, it is known that superagers show selective cortical preservation in particular regions of the default mode network (DMN) and salience network (SN), overlapped by stronger functional connectivity. However, these studies included subjects from 60 years old, which may be biased to obtain meaningful assertions about youthful memory performance in late life ( 80 years old). Objectives: To explore the significance of neuroimaging biomarkers using multimodal brain MRI techniques to characterize superagers and differentiate them from their normal aging peers. First, we sought to investigate any relationship between brain metabolite concentrations obtained by single-voxel proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) placed in the posterior cingulate cortex with the cognitive performance in a selected population of superagers and cognitively average elderly controls (elderly controls). We hypothesized that there is a different neurochemical signature between these two subjects groups. In an additional study, we compared the differences in the resting-state functional connectivity between superagers and elderly controls in a range of neural networks to identify the most discriminative networks and within-network nodes for predicting superagers. We additionally examined differences in the prediction probability of being a superager between the resting-state functional MRI (rs-fMRI) data at 3 Tesla (T) and 7T magnetic fields. We hypothesized that hub regions are critical to predicting youthful cognitive function in superagers, and the measurements of functional connectivity would be improved at a higher magnetic field. Methods: This is a compilation of two articles. For the first study, 25 participants, comprising 12 superagers and 13 age-matched controls, were statistically analyzed. We applied state-of-the-art 3 Tesla 1H-MRS to quantify 18 neurochemicals in the posterior cingulate cortex of our subjects. All 1H-MRS data were analyzed using LCModel. Results were further analyzed using two approaches to investigate the technique accuracy: i) comparison of the average concentration of metabolites estimated with Cramer-Rao lower bounds < 20%; ii) calculation and comparison of metabolites weighted means. In the second study, 31 participants, comprising 14 superagers and 17 cognitively average elderly controls, were included for analysis. Participants underwent rs-fMRI at 3T and 7T MRI scanners. A prediction classification algorithm using a penalized regression model on the networks measurements was employed to calculate the probabilities of a healthy older adult being a superager. Additionally, Odds Ratios (ORs) quantified the influence of each node across pre-selected networks. Results: In the 1H-MRS study, the main finding observed was a higher total N- acetyl aspartate (NAA+NAAG) concentration in superagers than in elderly controls using both approaches (p = 0.02 for average concentration and p = 0.03 for the weighted means). In the rs-fMRI study, the key networks that differentiated superagers and elderly controls were the DMN, SN, and language networks. The most discriminative nodes (ORs >1) in superagers encompassed areas in the precuneus posterior cingulate cortex, prefrontal cortex, temporoparietal junction, temporal pole, extrastriate superior cortex, and insula. The prediction classification model for being a superager showed better performance using the 7T over 3T rs-fMRI dataset. Discussion and Conclusion: This compilation of articles using multimodal brain MRI techniques could assist as surrogate biomarkers for diagnosing early cognitive decline and provide novel insights into the biological mechanisms involved in cognitive resilience. The first study highlighted and compared the metabolic differences in the posterior cingulate cortex of superagers and elderly controls pointing to the direction that higher concentrations of total NAA can contribute to the resilience process of the conventional pathways of aging present in superagers. In the second study, our findings indicated that rs-fMRI might be a useful technique in assessing youthful memory performance in late life and identifying potential superagers, particularly in nodes among the DMN, SN, and language network. Our results highlight the benefit of 7T over the 3T magnetic field scanners for this diagnostic and classification task, mainly relying on the increased temporal signal-tonoise ratio (SNR) and resting state functional connectivity coefficients provided by ultra-high field. Our results warrant further validation in larger prospective studies