«Если мы сможем учесть большой процент структуры мозга на основе генов человека, мы сможем лучше обнаруживать меньшие вариации в мозге, которые могут быть важны для понимания болезней или проблем развития», — сказал старший автор исследования Андерс. Дейл, доктор философии, профессор радиологии, нейробиологии, психиатрии и когнитивных наук и директор Центра трансляционной визуализации и точной медицины в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
В своем исследовании исследователи обнаружили, что они могут с «относительно высокой степенью точности предсказать генетическое происхождение человека, основываясь на геометрии его коры головного мозга."
По словам Дейла, они не обнаружили взаимосвязи между формой мозга и функциональными или когнитивными способностями, а скорее обнаружили кладезь информации о том, как мельчайшие различия в геометрии мозга могут быть соотнесены с генетическим происхождением.
«Геометрия кортикальной поверхности мозга содержит богатую информацию о происхождении», — сказал первый автор исследования, Чун Чи Фан, доктор медицины, аспирант в области когнитивных наук. "Даже в современной современной U.S. население, с его плавильным котлом различных культур, все еще можно было соотнести структуру коры головного мозга с наследственным происхождением."
Четыре континентальные популяции использовались в качестве предков: европейцы, западноафриканцы, восточноазиатские и коренные американцы. Метрики для обобщения генетического происхождения в каждом наследственном компоненте были стандартизированы как пропорции от 0 до 100 процентов.
«Мы посмотрели, насколько хорошо мы можем предсказать, сколько генетических предков они имели из Африки, Европы и так далее», — сказал соавтор исследования Терри Джерниган, доктор философии, профессор когнитивных наук, психиатрии и радиологии, добавив, что различия коры головного мозга между различными линии преемственности были сосредоточены в определенных областях. «Существовали различные систематические различия, особенно в моделях складчатости и гирификации коры», — сказал Джерниган, также директор университетского центра человеческого развития. "Эти закономерности довольно сильно отражали генетическое происхождение."
Исследователи сообщили, что на корковые паттерны приходится от 47 до 66 процентов вариаций среди людей в их генетической родословной, в зависимости от родословной.
Исследователи проанализировали данные исследования Pediatric Imaging, Neurocognition and Genetics (PING), крупного проекта по сбору данных, финансируемого Национальным институтом по борьбе со злоупотреблением наркотиками и Национальным институтом детского здоровья и развития человека в 2009 году. В рамках проекта были собраны данные нейровизуализации и генотипирования более 1200 детей и подростков в 10 центрах США, чтобы создать репозиторий данных для продвижения исследовательских усилий во всем мире. Калифорнийский университет в Сан-Диего был координационным центром исследования PING, а Дейл и Джерниган были его главными исследователями.
Джерниган сказал, что исследовательская группа использовала подмножество данных PING для исследования коры головного мозга, анализируя генетическую и нейровизуализационную информацию от 562 детей в возрасте от 12 лет и старше, группы, выбранной потому, что поверхность коры головного мозга мало изменяется после 12 лет. Сначала были проанализированы генетические данные каждого отдельного ребенка, чтобы определить их разные родословные. Затем исследователи взяли снимки нейровизуализации детей и проанализировали их с помощью сложного программного обеспечения для анализа изображений мозга, известного как FreeSurfer, первоначально разработанного Дейлом и его коллегами из Калифорнийского университета в Сан-Диего в 1993 году и теперь широко используемого исследовательским сообществом.
Программное обеспечение использовало количественное моделирование и алгоритмы для картирования формы коры головного мозга.
Результаты были сопоставлены с генетическими данными индивидуумов, и были выявлены закономерности, связанные с генетическим происхождением. «В нашей популяции участников было много различий», — сказал Джерниган, объяснив, что генетические результаты детей были непрерывными, где ребенок мог принадлежать к одной линии на 40 процентов, а к другой — на 60 процентов.
Дейл сказал, что различия в форме коры головного мозга у разных предков «тонкие, но систематические.Он сказал, что понимание этих различий будет важно для уточнения будущих исследований мозга, а также для создания соответствующих стандартов сравнения для различных групп предков, а также для тех, которые представляют собой смесь разных групп.
Джерниган согласился: «Чтобы понять, что может быть ненормальным для конкретного человека, очень важно учитывать различия в структуре мозга, которые просто отражают генетическое происхождение. Нам необходимо разработать более качественный генетически обоснованный анализ для обнаружения аномалий в головном мозге и для измерения различий в мозге, которые могут объяснять симптомы болезни. Это исследование является шагом в правильном направлении и имеет значение для того, как люди проводят исследования мозга в будущем."