全球最大规模脑部扫描揭示疾病如何破坏大脑

据南加州大学的神经科学家保罗·汤普森称，世界上最大的大脑绘图项目“英格玛”诞生于逆境2009年，他和澳大利亚昆士兰医学研究所的遗传学家尼古拉斯·马丁对脑成像研究的局限性感到不安。核磁共振扫描的成本将大部分努力限制在几十个受试者身上——这导致人数太少，无法建立大脑结构与遗传变异和疾病之间的广泛联系。在旧金山的购物中心吃饭时，两人意识到答案在于分享来自世界各地许多研究的图像和基因数据。

经过缓慢的启动，该项目汇集了来自39个国家的近900名研究人员，分析了超过3万人的脑部扫描图像和基因数据。在一系列论文中，英格玛的众包方法为研究正常人和病人大脑中的基因和结构之间的关系打开了一扇窗。例如，最近发表在《大脑》杂志上的一项英格玛研究比较了来自欧洲、美洲、亚洲和澳大利亚的近4000人的脑部扫描图像，以阐明与普通癫痫相关的意外脑部异常。伊利诺伊大学的神经科学家*·米拉德没有参与这个项目，他说“谜”是一项“杰出的工作”。我们都应该为此做更多的工作”。

英格玛的创始人精心设计了这个项目的名称(中文全称是“元分析增强神经成像遗传学技术”)，因此它的英文首字母缩略词可以纪念英国数学家艾伦·图灵在第二次世界大战期间破译德国英格玛密码机的努力。像图灵的项目一样，“谜”旨在解决一个难题。在本世纪初，对双胞胎或近亲的小型大脑扫描研究证实，一些认知和大脑结构差异有遗传基础。与此同时，全基因组关联研究中的科学家扫描了大量人群的DNA，以发现数百万个天然存在的碱基。然而，将这种基因变异与大脑结构差异联系起来的努力失败了，因为成像研究中很少有参与者能够得出令人信服的结论。更重要的是，隐私政策经常阻止研究人员分享大脑成像数据。

英格玛希望通过荟萃分析解决这些问题。所有加入联盟的研究中心都接受了同样的协议来分析大脑图像。然后，将研究结果进行比较和组合。汤普森说，共享经过处理的数据而不是原始数据意味着英格玛研究人员不需要披露单个患者的详细信息，而大样本量让他们能够就基因变异如何改变大脑结构得出“可靠的结论”。

在第一个项目中，该联盟与另一个多中心网络合作，分析21，000人的脑部扫描图像和DNA，并将特定基因与人脑大小和智力联系起来。例如，拥有HMGA2基因特定变体的人大脑更大，在标准智力测试中比普通人高出1.29分。

哈佛大学的神经心理学家史蒂芬·平克认为，研究结果“如果成立，将是一个重要的发现”。然而，其他科学家说HMGA2对智力几乎没有影响，所以它不是那么重要。

然而，发表在2012年《自然-遗传学》杂志上的这项研究推动了“谜”项目。在随后对31000人进行的研究中，研究人员分析了与记忆、锻炼、学习和动机相关的大脑区域的大小，以找到与之相关的基因变异。五个新发现的遗传变异影响壳核和尾状核的大小。2015年，该团队在《自然》杂志上报道了这一发现。

这种结构上的差异不仅存在于健康人群中，也存在于患者中。例如，先前的研究发现，阿尔茨海默病和帕金森病患者的大脑中尾状核和壳核相对较小。2014年，英格玛从国家卫生研究院获得了一笔为期四年的1100万美元的赠款，用于探索这种联系。这些研究经常忽略遗传因素，而是给寻找正常人和病人大脑结构差异的努力带来统计影响。

最新的例子是对精神分裂症患者大脑白质的分析。白质是一种在神经元之间和整个大脑中传递神经冲动的组织。在分析了来自1963名精神分裂症患者的2359名健康人的大脑图像后，一个谜一样的工作组去年在《分子精神病学》杂志上报道说，白质“线”在患者的整个大脑中被破坏，而不仅仅是大脑的特定区域。这与许多研究者之前的想法一致。

同样是在去年，英格玛研究创伤后应激障碍的科学家发现，创伤后应激障碍患者大脑中的海马体(对短期记忆转化为长期记忆至关重要的大脑区域)平均比健康人的小。一些较小的研究也表明了这一点。研究人员在《生物精神病学》杂志上报道了这一发现。然而，杜克大学神经科学家拉杰·德拉莫尔领导的“谜-创伤后应激障碍”工作组表示，“这已经是一个明确的发现”。(慢慢编译)

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