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全球最大規模腦部掃描揭示大腦工作機理與疾病危害

2018-05-18 來(lái)源:健客社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:ENIGMA的創(chuàng )始人精心設計了該項目的名字——“元分析增強型神經(jīng)成像遺傳學(xué)技術(shù)”,從而使它的英文首字母縮略詞能紀念英國數學(xué)家阿蘭·圖靈在二戰期間為破譯德國Enigma密碼機作出的努力。

在美國南加州大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家PaulThompson看來(lái),全球最大的腦圖譜項目——ENIGMA“是在逆境中誕生的”。2009年,他和澳大利亞昆士蘭醫學(xué)研究院遺傳學(xué)家NicholasMartin對大腦成像研究存在的限制感到煩躁不安。核磁共振成像掃描的成本將大多數努力限制在幾十名受試者——這導致人數太少,以至于無(wú)法在大腦結構同遺傳變異和疾病之間建立廣泛聯(lián)系。兩人在舊金山一家購物中心吃飯時(shí)意識到,答案在于共享來(lái)自全球多項研究的圖像和遺傳數據。

在緩慢的起步階段之后,該項目將來(lái)自39個(gè)國家的近900名研究人員聚到一起,并就3萬(wàn)余人的大腦掃描圖像和遺傳數據展開(kāi)分析。在一系列論文中,ENIGMA的眾包方式為研究正常人以及患者大腦中的基因和結構存在何種關(guān)聯(lián)打開(kāi)了一扇窗戶(hù)。例如,一項日前發(fā)表于《大腦》雜志的ENIGMA研究將來(lái)自歐洲、美洲、亞洲和澳大利亞的近4000人的大腦掃描圖像進(jìn)行了比對,以闡明同常見(jiàn)癲癇病存在關(guān)聯(lián)的意想不到的大腦異常狀況。未參與該項目的伊利諾伊大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家MohammedMilad表示,ENIGMA是“一項杰出的工作。我們都應該為此做更多的事情”。

ENIGMA的創(chuàng )始人精心設計了該項目的名字——“元分析增強型神經(jīng)成像遺傳學(xué)技術(shù)”,從而使它的英文首字母縮略詞能紀念英國數學(xué)家阿蘭·圖靈在二戰期間為破譯德國Enigma密碼機作出的努力。和圖靈的項目一樣,ENIGMA的目的也是破解一個(gè)謎題。本世紀初,針對雙胞胎或者近親開(kāi)展的小型大腦掃描研究證實(shí),一些認知和大腦結構上的差異存在遺傳基礎。與此同時(shí),開(kāi)展全基因組關(guān)聯(lián)研究的科學(xué)家掃描了大范圍人群的DNA,以尋找上百萬(wàn)個(gè)天然存在差異的堿基。不過(guò),將此類(lèi)遺傳變異同大腦結構差異聯(lián)系起來(lái)的努力失敗了,因為成像研究的參與者太少,以至于無(wú)法作出有說(shuō)服性的結論。更重要的是,隱私政策通常阻止研究人員共享大腦成像數據。

ENIGMA希望通過(guò)元分析方法解決此類(lèi)問(wèn)題。所有加入該聯(lián)盟的研究中心接受同樣的協(xié)議以分析大腦圖像。隨后,研究結果會(huì )經(jīng)過(guò)對比并且被結合起來(lái)。Thompson表示,共享處理過(guò)而非原始的數據意味著(zhù)ENIGMA的研究人員無(wú)須披露關(guān)于個(gè)體患者的細節,同時(shí)較大的樣本量使其得以作出關(guān)于遺傳變異如何改變大腦結構的“可靠結論”。

在第一個(gè)項目中,該聯(lián)盟同另一個(gè)多中心網(wǎng)絡(luò )合作,分析了2.1萬(wàn)人的大腦掃描圖像和DNA,并將特定基因同人腦大小和智力聯(lián)系起來(lái)。例如,擁有HMGA2基因特定變異體的人具有更大的大腦,并且在標準智力測試中的得分比普通人高出1.29分。

哈佛大學(xué)神經(jīng)心理學(xué)家StevenPinker認為,該研究結果“如果站得住腳,將是一項重要發(fā)現”。不過(guò),其他科學(xué)家表示,HMGA2對智力的影響很小,因此它并沒(méi)有那么重要。

不過(guò),這項2012年發(fā)表于《自然—遺傳學(xué)》雜志的研究為ENIGMA項目注入了動(dòng)力。在一項隨后對3.1萬(wàn)人開(kāi)展的研究中,研究人員分析了涉及記憶、運動(dòng)、學(xué)習和積極性的大腦區域大小,以尋找與之相關(guān)聯(lián)的遺傳變異。5個(gè)最新辨別出的遺傳變異影響兩個(gè)區域——殼核和尾狀核的大小。2015年,該團隊在《自然》雜志上報告了這一發(fā)現。

此類(lèi)結構差異并非僅出現在健康人群中,還存在于患者中。例如,此前研究發(fā)現,尾狀核和殼核在阿爾茨海默氏癥和帕金森氏癥患者的大腦內相對較小。2014年,ENIGMA項目獲得美國國立衛生研究院為期4年、總金額達1100萬(wàn)美元的資助,用于探尋此類(lèi)關(guān)聯(lián)。這些研究往往省去遺傳因素,而將統計學(xué)的影響力帶到尋找正常人和病人大腦結構差異的努力中。

一個(gè)最新例子是對精神分裂癥患者大腦白質(zhì)進(jìn)行的分析。白質(zhì)是在神經(jīng)元之間和整個(gè)大腦中承載神經(jīng)沖動(dòng)的組織。在分析了1963名精神分裂癥患者和2359名健康人的大腦圖像后,一個(gè)ENIGMA工作組去年在《分子精神病學(xué)》雜志上報告稱(chēng),白質(zhì)“電線(xiàn)”在患者的整個(gè)大腦中均遭到損傷,而不只是大腦的特定區域。這和很多研究人員此前的想法一致。

同樣在去年,研究創(chuàng )傷后應激障礙(PTSD)的ENIGMA科學(xué)家發(fā)現,和健康人群相比,PTSD患者大腦內的海馬體(對將短期記憶轉變成長(cháng)期記憶至關(guān)重要的大腦區域)平均較小。一些更小型的研究也暗示了這一點(diǎn)。研究人員在《生物精神病學(xué)》雜志上報告了這一發(fā)現。不過(guò),領(lǐng)導ENIGMA-PTSD工作組的杜克大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家RajendraMorey表示,現在“這已經(jīng)是一項明確的發(fā)現”。

 

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