復旦大學發現青少年大腦結構異常與精神疾病風險顯著相關—新聞...

2020-12-06 科學網
復旦大學發現青少年大腦結構異常與精神疾病風險顯著相關

 

青春期的大腦發育異常是否會埋下成年後罹患精神分裂症的「種子」，如何發現這顆隱匿的種子？ 復旦大學類腦智能科學與技術研究院馮建峰團隊對來自英美等6個國家20餘所研究機構的超過1萬例影像遺傳學數據進行計算分析，通過全腦全基因組範圍的「廣泛搜索」，研究發現與青春期大腦殼核體積最為相關的基因位點同時也是精神分裂症的風險位點。

1月17日（北京時間）凌晨,這一研究成果發表於《美國醫學會雜誌·精神病學卷》。

曾有關於精神分裂症的神經發育障礙假說認為，大腦在青春期及成年早期進行神經突觸修剪等過程中，遺傳和環境共同造成的神經系統缺陷暴露，導致成年後精神症狀致病風險增高。

「這項研究證明青春期大腦殼核體積異常和精神分裂症致病風險高度相關。」馮建峰教授表示，該發現有望幫助科學家揭示精神分裂症發病機制，為臨床症狀出現之前的超前幹預研究提供新思路。

精神疾病防治是當今世界各國面臨的共同難題。據報導，在中國精神疾病已經超過心腦血管疾病和惡性腫瘤，成為醫療體系的最大負擔。但全球範圍內，針對精神疾病發病機制的研究進展緩慢。此前，有研究積累了全世界範圍內2萬多例腦影像和基因數據，也未找到任何與大腦結構關聯的精神疾病風險基因位點。

「這項研究的難點主要在於大腦在不同年齡受不同遺傳信息影響，此前的研究未嚴格控制這一混雜因素，導致重要的遺傳信號被淹沒。」論文第一作者、復旦大學類腦智能科學與技術研究院青年副研究員羅強在接受《中國科學報》記者採訪時說，圍繞這一研究關鍵點，經過3年的集中攻關，選取了14歲健康青少年腦結構影像數據，同時突破了傳統的解剖學腦區劃分限制，在全腦全基因組範圍內開展無偏的探索性研究，首次找到了青少年大腦結構與基因位點之間最為顯著的關聯關係。

同時，針對該結果，研究人員進一步開展了孟德爾隨機化分析，發現了一條基因-大腦-精神分裂症的新通路：鋅轉運體SLC39A8基因rs13107325位點單核苷酸多態性的風險等位基因幹擾青春期大腦殼核的正常發育，進而增加成年後患精神分裂症的風險。

據悉，這項研究面臨的另一個難題是，課題組運用的全腦體素-全基因組關聯分析方法使相關計算量激增至此前的四萬倍，對計算能力提出了很大的挑戰。針對這一難題，研究人員通過算法改進，將計算效率提高了上萬倍，在不到一百個小時內完成了1600萬次關聯分析。

「這項研究的突破主要基於對來自全球範圍的多中心影像遺傳學數據進行計算分析，這些全維度標準化大數據的獲取，得益於多年來我們在全世界範圍內深入開展的國際合作研究。」 馮建峰特別強調。

據悉，由馮建峰領銜的復旦大學類腦智能科學與技術研究院已分別與英國Biobank、美國HCP、 ADNI、 ABCD等世界上最大規模腦數據研究機構展開深度合作，致力於整合構建世界上最大的多模態多尺度腦科學資料庫。並以計算神經科學為橋梁，利用與發展模式識別、深度算法等類腦智能方法，開展大腦機制、腦疾病致病機理解析等相關領域的研究。

相關論文信息：https://jamanetwork.com/journals/jamapsychiatry/fullarticle/2720422

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