6 月 24 日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项最新研究提供了强有力的证据，表明大脑临界性——神经兴奋和抑制之间的微妙平衡——受到遗传因素的严重影响，并与认知能力密切相关。

这项研究由中国科学院生物物理研究所刘宁教授和中国科学院自动化研究所余山教授领导，利用了人类连接组计划S1200版本中的静息态功能磁共振成像（rs-fMRI）数据。该数据集包含250对同卵双胞胎、142对异卵双胞胎和437名无亲属关系个体的扫描数据，使研究人员能够有效地评估遗传因素对大脑临界性的贡献。

研究结果表明，遗传因素在塑造大脑临界性方面发挥着重要作用，在初级感觉皮层中检测到的遗传影响比在高阶关联区中更为明显。这表明，大脑维持近临界动态的能力——此前被认为与高效的信息处理和认知适应性相关——很大程度上是遗传的。

临界动力学遗传力估计流程示意图。图片来源：刘宁团队

为了进一步探索潜在的生物学机制，研究人员将rs-fMRI数据与艾伦人类大脑图谱（Allen Human Brain Atlas）中的基因表达图谱相结合。这项分析确定了与区域脑临界性相关的特定基因表达模式，并参与了与神经系统疾病相关的生物学过程。

重要的是，该研究还表明，大脑临界性和认知表现具有共同的遗传基础，为遗传特征如何支持更高的认知功能提供了宝贵的见解。

刘教授表示：“维持临界状态对大脑功能至关重要。揭示其遗传基础将为理解认知和神经系统疾病开辟新的方向。”

这项工作为未来研究关键大脑动力学背后的分子机制及其对大脑健康的影响奠定了基础。

编译自/scitechdaily