静息状态时,解剖学上不同的脑区活动低频率地同步协调。功能性磁
共振成像(functional magnetic resonance
imaging,fMRI)显示,这些功能连接区域构成了15~20个功能性网络,管理视觉、语言、情景记忆和视觉空间注意力等。这些网络在一些神经退行
性疾病和神经精神性疾病中受到破坏,可能与遗传因素有关,但涉及的基因并不清楚。
美国斯坦福大学主导的一项研究在神经显像和基因表达中采用网络建模方法,发现一些离子通道上有一套基因的表达相当丰富。它们的多态性极大影响了静息状态的功能连接,表达水平也和轴突连接显著相关,说明大脑静息状态的功能网络与这套基因的协调表达有关。
研究人员根据15名18岁~29岁惯用右手的健康
人静息状态下的fMRI数据,用独立成分分析(indepent component
analysis,ICA)计算了14个已知且重复的功能网络。在1777份脑皮质标本中,501份映射(map
to)功能网络,1276份映射“非网络”区域,另外分出241份重点分析4个大型非重叠网络:背侧的默认模式网络、突显网络、感觉运动网络和视觉空间网
络。
为
了明确相关的基因表达网络,研究人员考察了标本基因表达谱的转录相似性,确定了网络节点,最终从16906个基因中筛选了136个稳定表达的基因,其表达
水平和常见多态与功能网络强度有关,转录相似性和轴突连接显著相关。用基因本体数据库分析发现,仅有显著的分子功能注释和离子转运有关。研究还发现这些基
因与9种网络障碍相关,包括阿尔茨海默病和精神分裂症。
功能网络是很多大脑过程的基础。网络强度与密切联系突触功能的基因表达有关,有利于重新认识某些连接异常的疾病。在不同物种和发育阶段中,大脑网络的功能连接都与突触活动不可分割。(作者:刘荣军)
参考文献:Science 2015;348:1241-1244