在(zai)美國南加州大(da)(da)(da)(da)學神經科學家Paul Thompson看來(lai),全球最大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)腦(nao)圖(tu)譜項目——ENIGMA“是在(zai)逆境中(zhong)誕生的(de)(de)”。2009年,他和(he)澳大(da)(da)(da)(da)利亞昆(kun)士蘭醫學研(yan)究(jiu)院遺(yi)傳學家Nicholas Martin對(dui)大(da)(da)(da)(da)腦(nao)成像(xiang)研(yan)究(jiu)存在(zai)的(de)(de)限(xian)制(zhi)感到(dao)煩躁不安(an)。核(he)磁共振成像(xiang)掃描的(de)(de)成本將大(da)(da)(da)(da)多數(shu)努力限(xian)制(zhi)在(zai)幾十名受試者——這導致人數(shu)太少,以至于無(wu)法在(zai)大(da)(da)(da)(da)腦(nao)結構(gou)同遺(yi)傳變(bian)異和(he)疾病之(zhi)間(jian)建立廣泛聯系。兩人在(zai)舊金山一家購物中(zhong)心吃飯(fan)時意識到(dao),答案在(zai)于共享來(lai)自全球多項研(yan)究(jiu)的(de)(de)圖(tu)像(xiang)和(he)遺(yi)傳數(shu)據。
在緩慢的(de)起步階段之后,該(gai)項(xiang)目(mu)將(jiang)來自39個國(guo)家(jia)的(de)近900名研究(jiu)人(ren)員聚(ju)到一(yi)起,并就3萬余人(ren)的(de)大(da)腦掃(sao)描圖像(xiang)和遺傳(chuan)數據展開分析。在一(yi)系列論(lun)文中(zhong),ENIGMA的(de)眾包(bao)方式(shi)為研究(jiu)正常人(ren)以及患者大(da)腦中(zhong)的(de)基因和結構存在何種(zhong)關(guan)聯打開了一(yi)扇窗戶(hu)。例如,一(yi)項(xiang)日前發表(biao)于(yu)《大(da)腦》雜志的(de)ENIGMA研究(jiu)將(jiang)來自歐洲(zhou)(zhou)、美洲(zhou)(zhou)、亞洲(zhou)(zhou)和澳(ao)大(da)利亞的(de)近4000人(ren)的(de)大(da)腦掃(sao)描圖像(xiang)進行了比對,以闡明(ming)同常見癲癇病存在關(guan)聯的(de)意想不到的(de)大(da)腦異(yi)常狀況。未參(can)與(yu)該(gai)項(xiang)目(mu)的(de)伊利諾(nuo)伊大(da)學神(shen)經科學家(jia)Mohammed Milad表(biao)示,ENIGMA是(shi)“一(yi)項(xiang)杰出的(de)工作(zuo)。我們都應該(gai)為此做更(geng)多的(de)事情”。
ENIGMA的(de)(de)(de)創始人(ren)精心(xin)設(she)計(ji)了該(gai)項目的(de)(de)(de)名字(中文(wen)全稱為(wei)“元分析增強型神經成像遺(yi)傳(chuan)學(xue)技術”),從而使它的(de)(de)(de)英(ying)文(wen)首字母縮略詞能紀(ji)念英(ying)國數(shu)學(xue)家阿蘭·圖靈(ling)在二戰期(qi)間為(wei)破譯德國Enigma密碼機(ji)作出(chu)(chu)的(de)(de)(de)努力(li)(li)。和圖靈(ling)的(de)(de)(de)項目一樣,ENIGMA的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)也是破解一個謎(mi)題。本世紀(ji)初(chu),針對雙胞胎或者近親開展的(de)(de)(de)小型大(da)腦掃(sao)描(miao)研(yan)究證實,一些認知和大(da)腦結構上(shang)的(de)(de)(de)差異存(cun)在遺(yi)傳(chuan)基礎。與此同時,開展全基因(yin)組關聯研(yan)究的(de)(de)(de)科學(xue)家掃(sao)描(miao)了大(da)范(fan)圍人(ren)群的(de)(de)(de)DNA,以尋找上(shang)百萬個天然存(cun)在差異的(de)(de)(de)堿基。不過,將此類遺(yi)傳(chuan)變異同大(da)腦結構差異聯系(xi)起來的(de)(de)(de)努力(li)(li)失(shi)敗了,因(yin)為(wei)成像研(yan)究的(de)(de)(de)參與者太少,以至于無法作出(chu)(chu)有說服性的(de)(de)(de)結論。更(geng)重要的(de)(de)(de)是,隱私政策(ce)通(tong)常阻止研(yan)究人(ren)員共享大(da)腦成像數(shu)據。
ENIGMA希望通過(guo)元(yuan)分析方法解決此類問題。所有加入該聯(lian)盟的研(yan)究中心(xin)接(jie)受同樣的協議以分析大腦圖像。隨后,研(yan)究結(jie)(jie)果會經過(guo)對(dui)比并且被結(jie)(jie)合(he)起(qi)來。Thompson表(biao)示,共享處理過(guo)而非原始的數據意味著(zhu)ENIGMA的研(yan)究人員無須披(pi)露關(guan)于個體患者的細節,同時(shi)較大的樣本量使其得以作出關(guan)于遺(yi)傳變異(yi)如何(he)改變大腦結(jie)(jie)構的“可(ke)靠結(jie)(jie)論(lun)”。
在第一(yi)個項目中(zhong),該聯盟同另一(yi)個多(duo)中(zhong)心網(wang)絡合作(zuo),分(fen)析(xi)了2.1萬人(ren)的(de)大腦掃描圖像和DNA,并將特定(ding)基因(yin)同人(ren)腦大小和智力聯系起(qi)來。例(li)如,擁有(you)HMGA2基因(yin)特定(ding)變(bian)異體的(de)人(ren)具有(you)更(geng)大的(de)大腦,并且(qie)在標準(zhun)智力測(ce)試中(zhong)的(de)得分(fen)比普通人(ren)高出1.29分(fen)。
哈(ha)佛大學(xue)(xue)神經心理學(xue)(xue)家Steven Pinker認(ren)為(wei),該(gai)研究結果(guo)“如果(guo)站得住腳,將是一(yi)項(xiang)重要(yao)發現”。不過,其(qi)他科(ke)學(xue)(xue)家表(biao)示,HMGA2對智(zhi)力的影響很小,因此它并沒有(you)那么重要(yao)。
不過(guo),這項2012年(nian)發表于(yu)《自(zi)然(ran)—遺傳(chuan)學》雜(za)志的研(yan)究為ENIGMA項目注入了(le)(le)動(dong)力。在一(yi)項隨后對3.1萬人(ren)(ren)開展的研(yan)究中,研(yan)究人(ren)(ren)員分析了(le)(le)涉(she)及記憶、運(yun)動(dong)、學習和積極性的大腦區(qu)域大小,以尋(xun)找與之相關聯的遺傳(chuan)變異。5個最新辨別出的遺傳(chuan)變異影響兩個區(qu)域——殼核和尾狀核的大小。2015年(nian),該團隊在《自(zi)然(ran)》雜(za)志上報告(gao)了(le)(le)這一(yi)發現。
此類結構差(cha)異(yi)并非僅出現在(zai)健康(kang)人(ren)群中,還存(cun)在(zai)于患者(zhe)中。例如,此前研究發現,尾狀核(he)和(he)殼核(he)在(zai)阿爾茨(ci)海默氏癥和(he)帕金(jin)森氏癥患者(zhe)的(de)大腦內(nei)相對較小。2014年,ENIGMA項(xiang)目獲得美國國立衛生研究院為期4年、總金(jin)額達(da)1100萬美元的(de)資助,用于探尋(xun)此類關聯。這些研究往往省去(qu)遺傳因素,相反將統計學(xue)的(de)影(ying)響力(li)帶(dai)到尋(xun)找正常人(ren)和(he)病(bing)人(ren)大腦結構差(cha)異(yi)的(de)努力(li)中。
一個(ge)最(zui)新例(li)子(zi)是(shi)(shi)對(dui)精神(shen)分(fen)裂癥(zheng)患者大(da)腦白(bai)質(zhi)(zhi)進行(xing)的(de)分(fen)析。白(bai)質(zhi)(zhi)是(shi)(shi)在神(shen)經(jing)(jing)元(yuan)之(zhi)間和整個(ge)大(da)腦中(zhong)(zhong)承載神(shen)經(jing)(jing)沖動的(de)組織。在分(fen)析了(le)1963名(ming)精神(shen)分(fen)裂癥(zheng)患者2359名(ming)健康人(ren)的(de)大(da)腦圖像后,一個(ge)ENIGMA工作組去年在《分(fen)子(zi)精神(shen)病(bing)學(xue)》雜志上(shang)報告(gao)稱,白(bai)質(zhi)(zhi)“電線”在患者的(de)整個(ge)大(da)腦中(zhong)(zhong)均遭到損傷,而不只是(shi)(shi)大(da)腦的(de)特(te)定區域(yu)。這和很(hen)多研究人(ren)員此前的(de)想法一致(zhi)。
同(tong)樣(yang)在去年,研究(jiu)創傷(shang)后(hou)應激障礙(ai)(PTSD)的(de)(de)(de)ENIGMA科(ke)(ke)學家發(fa)現(xian),和健康人群相(xiang)比,PTSD患者大腦內的(de)(de)(de)海馬體(ti)——對將(jiang)短期記(ji)憶(yi)轉變成(cheng)長期記(ji)憶(yi)至關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)大腦區域(yu)—平均較小(xiao)(xiao)。一些更小(xiao)(xiao)型(xing)的(de)(de)(de)研究(jiu)也暗示了這一點。研究(jiu)人員(yuan)在《生物精神病學》雜(za)志(zhi)上(shang)報告了這一發(fa)現(xian)。不(bu)過,領(ling)導ENIGMA-PTSD工(gong)作(zuo)組的(de)(de)(de)杜克大學神經(jing)科(ke)(ke)學家Rajendra Morey表示,現(xian)在“這已(yi)經(jing)是(shi)一項明確的(de)(de)(de)發(fa)現(xian)”。