全球科学合作揭示灰质的遗传结构

大脑皮层是大脑相对较薄且折叠的外部“灰质”层，对思维、信息处理、记忆和注意力至关重要。影响皮质表面积大小和厚度的遗传基础研究很少。这两个方面以前与各种精神特征有关，包括精神分裂症、双相情感障碍、抑郁症、注意缺陷多动障碍(ADHD)和自闭症。

现在，来自包括UNC-Chapel Hill在内的184个不同机构的360多名科学家首次为全球搜索200多个基因组区域和300多个影响大脑结构的特定遗传变异做出了贡献。皮层可能在精神和神经疾病中发挥重要作用。

该研究发表在《科学》杂志上，由合著者、UNC大学医学院遗传学系助理教授Jason Stein博士领导。澳大利亚QIMR伯格霍夫医学研究所高级研究员Sarah Medland博士；南加州大学马克和玛丽史蒂文斯神经影像和信息学研究所副主任保罗汤普森博士。十年前，这些科学家共同创立了“恩尼格玛联盟”(ENIGMA Alliance)，这是一个国际研究网络，汇集了数百名影像基因组学研究人员，根据脑成像和基因数据来了解大脑的结构、功能和疾病。

斯坦说：“这项研究只有通过参与核磁共振扫描和基因分型的60多名参与者的伟大科学合作才有可能。”"到目前为止，这项研究是英格玛财团的头号明珠."

研究人员研究了5万多人的核磁共振扫描和脱氧核糖核酸，以确定影响大脑结构的306种遗传变异，从而阐明遗传因素如何导致个体大脑皮层的差异。基因变异或变异只是让我们与众不同的一个很小的基因差异。一般来说，有些变异会导致差异，比如发色或血型。有些涉及疾病。然而，数百万种基因变异中的大多数都没有已知的意义。这就是为什么找出与皮层大小和结构相关的遗传变异非常重要。斯坦和他的同事认为，他们新的大脑遗传路线图是一种“罗塞塔石碑”，这将有助于解释一些基因如何影响大脑的物理结构以及对个人神经系统的后果。

在《科学》杂志发表的研究成果中：

一些遗传变异与皮质折叠有关，通过表面积测量，而另一些与皮质厚度有关。

决定表面积的基因与胎儿皮层的早期发育有关，而厚度似乎是由成人皮层中的活跃基因驱动的。

有抑郁或失眠遗传风险的人表面积往往较低，而有帕金森病遗传风险的人表面积往往较高。

这个项目规模巨大，可以找到特定的基因，可以带动全世界人的大脑发育和衰老。

斯坦说：“我们以前关于影响大脑的基因的大部分知识来自模型系统，比如老鼠。”“对于老鼠，我们可以找到基因、敲除基因或过度表达基因，以了解它们如何影响大脑的结构或功能。但有两个问题。”

一个问题是，很简单，老鼠不是人。科学家只能研究人脑中许多人类特有的特征。

斯坦说：“老鼠的遗传基础与人类非常不同，尤其是在基因组的非编码区。”

基因中含有DNA，这是人类的基本密码。当它被转化为行动时，它会产生蛋白质来“做”事情，比如帮助手指的肌肉类型或心跳或肝脏产生的毒素。然而，只有大约3%的人类基因组编码蛋白质。人类基因组的绝大多数被称为非编码基因组。这个区域的大部分不是老鼠和人类共享的。这个非编码基因组由可以调节其他基因表达的微小分子开关组成。这些开关不会直接改变蛋白质的功能，但会影响蛋白质表达的数量。事实上，大多数与精神疾病相关的遗传变异都存在于基因组的非编码区。

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