青春期的大脑发育异常是否会埋下成年后罹患精神分裂症的“种子”,如何发现这颗隐匿的种子?近日,复旦大学类脑智能科学与技术研究院冯建峰课题组对来自英美等6个国家20余所研究机构的超过1万例影像遗传学数据进行计算分析,通过全脑全基因组范围的“广泛搜索”,研究发现与青春期大脑壳核体积最为相关的基因位点同时也是精神分裂症的风险位点。
此前,关于精神分裂症的神经发育障碍假说认为,大脑在青春期及成年早期进行神经突触修剪等过程中,遗传和环境共同造成的神经系统缺陷暴露,导致成年后精神症状致病风险增高。复旦大学的此项研究证明,青春期大脑壳核体积异常和精神分裂症致病风险高度相关。该发现有望帮助科学家揭示精神分裂症发病机制,为临床症状出现之前的超前干预研究提供新思路。
北京时间今天凌晨,该课题组将这一成果发表于精神分裂症顶级杂志《美国医学会杂志·精神病学卷》(JAMA Psychiatry)。
“研究难点主要在于大脑在不同年龄受不同遗传信息影响,此前的研究未严格控制这一混杂因素,导致重要的遗传信号被淹没。”研究团队主要成员、复旦大学类脑智能科学与技术研究院青年副研究员罗强介绍。课题组围绕这一研究关键点,经过三年的集中攻关,首次找到了青少年大脑结构与基因位点之间最为显著的关联关系。
研究面临的另一个难题是,课题组运用的全脑体素-全基因组关联分析方法使相关计算量激增至此前的四万倍,对计算能力提出了很大的挑战。针对这一难题,团队通过算法改进,将计算效率提高了上万倍,在不到一百个小时内完成了1600万次关联分析。对这一研究方法,剑桥大学教授,英国皇家医学院院士、著名精神病学专家Barbara Sahakian评论道,“在如此超大规模的空间内检测信号非常困难,该团队不仅找到了显著信号,并且通过多个独立数据集严格验证了这一结果,充分证明这是一项严谨可靠的重要发现”。