الكشف عن التأثيرات الجينية على بنية الدماغ

حدد فريق بحثي عوامل وراثية تؤثر على شكل مناطق الدماغ تحت القشرية، تتجاوز بكثير قياسات الحجم، وقد تفتح هذه النتائج آفاقًا جديدة للكشف المبكر عن الاضطرابات العصبية والنفسية.

تناولت دراسة واسعة النطاق التأثيرات الجينية على شكل مناطق دماغية معينة.

ركز الباحثون على 22 بنية تحت قشرية، بما في ذلك المخيخ. ولتحليل البيانات، استخدموا بيانات من حوالي 20 ألف مشارك سليم من البنك الحيوي البريطاني البريطاني.

نُشر البحث في مجلة Science Advances.

أهمية شكل الدماغ

يوضح كاوستوب باتيل من معهد يوليش لعلوم الأعصاب والطب: "ركزت الدراسات السابقة حول مورفولوجيا الدماغ على معايير مثل الحجم ومساحة السطح، ومع ذلك، فإن هذه المعايير لا تعكس الخصائص الهندسية المعقدة لهياكل الدماغ".

لوصف الشكل بتفصيل أكبر، استخدم العلماء طيف لابلاس-بيلترامي (LBS).

يصف هذا الطيف الخصائص الهندسية للشكل باستخدام سلسلة من الأرقام تُعرف بالقيم الذاتية، وبهذا، حصل الباحثون على "بصمة" لشكل كل منطقة من مناطق الدماغ.

التأثيرات الجينية على شكل الدماغ

أجرى الباحثون دراسة ارتباط جينومية متعددة المتغيرات (GWAS) لكلٍّ من هياكل الدماغ الـ 22.

استخدموا منهجية إحصائية تُمكّن من تحليل عدة سمات في آنٍ واحد، أي أول 49 قيمة ذاتية لكل هيكل، وكان الهدف تحديد المتغيرات الجينية المرتبطة بشكل هذه الهياكل.

بهذه الطريقة، حدد الباحثون 80 متغيرًا وراثيًا مرتبطًا بمتلازمة LBS - أو ببساطة، مرتبطًا بشكل بنية دماغية واحدة على الأقل من بين 22 بنية دماغية تحت قشرية تم فحصها، كما توضح سابرينا بريموس، المؤلفة المشاركة من مركز هيلمهولتز ميونيخ.

وأضافت: "تميز جذع الدماغ بعدد كبير من المتغيرات ذات الصلة، بلغ 37 متغيرًا إجمالًا".

من المثير للاهتمام أن المتغيرات الجينية المُحددة معروفة بالفعل بتأثيرها على حجم مناطق معينة من الدماغ.

ما تُظهره الدراسة الآن هو أنها تؤثر أيضًا على الشكل المُعقد لهذه المناطق.

بفضل دراسات سابقة، عُرفت بالفعل ارتباطات بين بعض المتغيرات الجينية المُحددة وارتفاع ضغط الدم، والتنكس العصبي، والاضطرابات النفسية، وهذا يُشير إلى إمكانية استخدام التغيرات في شكل الدماغ كمؤشرات حيوية مبكرة لهذه الحالات.

ويقول باتيل: "إن الدراسة توسع فهمنا لكيفية تأثير العوامل الوراثية ليس فقط على حجم الدماغ ولكن أيضًا على شكل الدماغ".

تشير النتائج إلى أن شكل هياكل الدماغ قد يكون مؤشرًا مهمًا على قابلية الجسم لبعض المخاطر الصحية، وعلى المدى الطويل، يمكن استخدامها للمساعدة في تطوير أساليب تشخيص مبكرة للاضطرابات العصبية التنكسية والنفسية.