了解最新神经科学进人类大脑皮层是高级中枢，大约占整个大脑体积的一半，除了体积较大以外，神经元细胞类型多样化，这就为其行使复杂的功能奠定了结构基础，比如注意、感知、语言、想象力、推理、运动等。皮层表面高度扩展、卷曲，形成许多的沟和裂，在皮层发育过程中，皮层表面积增加近千倍，但是其厚度并不存在对等的增加。放射单元假说认为皮层表面积的增加是由于神经祖细胞引起的，而其厚度是由神经来源的分裂数量决定的。成年人的皮层的平均厚度为2-3厘米，厚度的减少往往导致智力降低和认知能力下降。目前研究表明皮层表面积和厚度的区域性或整体的变化与神经精神疾病密切相关。年3月20日澳大利亚奇姆贝格霍夫医学研究所精神遗传学SarahE.Medland研究团队领衔全球共个研究团队，其中包括复旦大学类脑智能科学与技术研究院，在Science杂志上发表文章首次揭示了基因对人类皮层组织结构的作用，这对于后续进一步研究皮层功能奠定了基础。研究团队利用60个研究队列，共个人的脑磁共振成像数据进行全基因组学的荟萃分析，通过脑图谱将皮层分为34个区域，分析基因对大脑皮层表面积和平均厚度等结构的影响。发现22对常染色体共存在个变化明显的基因座位点（其中个之前未被发现与皮层结构相关），在2号、3号、5号、6号、14号和15号染色体上的基因位点个数是较多的。经过多次校正后，只有个等位基因位点具有意义，其中个影响表面积，12个影响厚度。从整体上来看，这些基因的常见变异可解释皮层区域表面积变化的34%，平均厚度变化的26%，也就是说在所有影响整个皮层表面积变化和平均厚度变化的因素中，基因常见变异所能决定的部分分别是34%和26%，这个比例还是很大的，对皮层结构的影响很大。进一步发现皮层表面积和平均厚度之间存在负相关的遗传相关性，这就说明基因因素对表面积和厚度产生相反的影响。更具体来说，对表面积和厚度影响最强的遗传因素主要集中在基因活性调控序列（启动子和增强子序列），而能够明显影响皮层表面积发声变化主要是胎儿中期相关的基因，而平均厚度明显的变化的则是成年相关的基因活性调控部位，这两者之间是相反的，这是符合放射单元假说的。信号通路分析发现存在92个基因与皮层总表面积相关，主要是染色质结合相关的基因，只存在4个与平均厚度相关。从皮层各个亚区来看，皮层表面积和平均厚度之间也存在负相关的遗传相关性，也就说某个亚区的皮层基因变化后引起表面积增加，但同时会减少厚度。此外，在物理距离上，皮层表面积在相邻的脑区之间存在正遗传相关性，而近端皮层与远端皮层区域之间存在负遗传相关性，这种现象同样也出现在平均厚度中。多变量GWAS分析发现存在个基因与皮层表面积相关，其中经典的Wnt信号通路分子富集最多。从疾病上来看，皮层总的表面积与帕金森病存在正遗传相关性，但是缺乏因果证据。此外，等位基因的突变引起整体皮层表面积减少后，会增加抑郁症、失眠、注意缺陷多动症障碍等疾病的患病风险。
总结
总的来说，本文通过生物信息学发现与皮层表面积和平均厚度相关的基因座位点，这为进一步深入研究基因对皮层结构的作用提供了线索。
本文内容来源于神经周刊
参考文献：
Thegeneticarchitectureofthehumancerebralcortex
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