Studier hjälper till att hitta genetisk plan för mänsklig hjärna

Teamet analyserade MR -skanningar av 93 uppsättningar av identiska tvillingar och 68 uppsättningar av tvillingar.

Målet var att kartlägga den genetiska släktskapen (eller ärftligheten) hos kortikala och subkortikala strukturer i deras hjärnor.

En studie av friska tvillingar, 65 år eller äldre, har låst upp viktiga ledtrådar om hur gener påverkar utvecklingen av viktiga gråämnesstrukturer, vilket banar väg för en genetisk plan för den mänskliga hjärnan. Målet var att kartlägga den genetiska släktskapen ( eller ärftlighet) av kortikala och subkortikala strukturer i deras hjärnor. Dessa strukturer är ansvariga för funktioner som sträcker sig från minne och visuell bearbetning till motorstyrning.

Ledande forskare professor Wei Wen sa: Vi vet att gener starkt stödjer hjärnans utveckling. Men vi förstår fortfarande inte vilka specifika gener som är inblandade, eller hur de bidrar till olika hjärnstrukturer. För att identifiera dessa gener måste vi först veta om de delas av olika delar av hjärnan eller är unika för en enda struktur. Detta är det första försöket att undersöka genetiska korrelationer mellan alla hjärnans strukturer, med hjälp av tvillingdesignen, tillade han.

Teamet analyserade MR -skanningar av 93 uppsättningar av identiska tvillingar och 68 uppsättningar av tvillingar. Dessa deltagare var alla kaukasiska män och kvinnor utan demens, med en medelålder på 70 år, bosatta i de östra delstaterna i Australien.

vita fluffiga grejer på växter

Forskarna mätte volymen på deras hjärnstrukturer (totalt 12) och med hjälp av statistisk och genetisk modellering bestämde de ärftligheten för varje. Ärftlighet är i vilken utsträckning gener bidrar till fenotypiska eller fysiska skillnader. Några av de viktigaste fynden var att volymen av kortikala och subkortiska hjärnstrukturer har måttliga till starka genetiska bidrag (mellan 40 och 80 procent). Den subkortiska hippocampus, som spelar en nyckelroll i minnesprocesser, har ett genetiskt bidrag som är större än 70% hos äldre människor.

Studien fann att kortikala strukturer, inklusive frontallappen (rörelse, minne och motivation) och occipitallob (visuell bearbetning), har genetiska bidrag större än 70 procent.

Och slutligen tyder data på att det finns tre genetiskt korrelerade kluster i hjärnan. Det här är regioner där samma uppsättningar gener verkar påverka flera strukturer.

Ett kluster involverar de fyra kortikala lobstrukturerna, medan de andra två involverar kluster av subkortiska strukturer.

Professor Perminder Sachdev sa: Förekomsten av dessa tre genetiskt korrelerade kluster är det viktigaste resultatet, och det är där nyheten i verket ligger.

Det ger oss en plan för att bilda en ny modell av hjärnan, indelad i genetiskt länkade strukturer. Detta kan vi tillämpa för analys av stora data och använda för att mer effektivt jaga de specifika gener som är involverade i hjärnans utveckling, tillade han.

Sachdev sa att den klassiska tvillingdesignen är ett viktigt verktyg för att förstå om fysiska eller beteendemässiga drag har en genetisk determinant.

Tvillingstudier jämför likheten hos en given egenskap (eller egenskap) mellan monozygotiska (identiska) tvillingar, som delar 100 procent av sitt DNA, och dizygotiska (broderliga) tvillingar, som delar 50 procent av deras DNA.

I dessa studier, om ett fysiskt drag är betydligt mer lika för identiska tvillingar än broderliga tvillingar, tyder detta på ett starkt genetiskt bidrag.

Trots att han fann starka genetiska bidrag i alla undersökta strukturer sa Sachdev att han var förvånad över den låga genetiska korrelationen mellan kortikala och subkortiska strukturer. Dessa strukturer tenderade att ha unika genetiska determinanter och var endast svagt besläktade.

Det är en påminnelse om att hjärnan är ett otroligt komplext organ, som inte kan behandlas som en homogen struktur för genetiska ändamål, sa han.

Forskarna är hoppfulla att deras resultat kommer att leda till framsteg inom området och en bättre förståelse av den genetiska planen för den mänskliga hjärnan.

Detta är ett av de avgörande första stegen som måste tas, sa Sachdev.

Lägg till, det är långt borta, men om vi kan förstå den genetiska grunden för variation i mänskliga hjärnor kan vi börja förstå de mekanismer som orsakar dessa skillnader, och som också ligger till grund för utvecklingen av sjukdomar i framtiden.

Studien publicerades i tidskriften Scientific Reports.

Ovanstående artikel är endast av informationssyfte och är inte avsedd att ersätta professionell medicinsk rådgivning. Sök alltid vägledning från din läkare eller annan kvalificerad hälso- och sjukvårdspersonal om du har frågor angående din hälsa eller ett medicinskt tillstånd.