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  • Human Brain Mapping:多尺度人类神经质的神经生物学相关研究

    发布时间:2020-11-27    浏览次数:    作者:Admin

    天津医科大学总医院、天津市功能影像重点实验室于春水教授课题组利用ALLEN人脑图谱对神经质人格进行多尺度遗传和神经影像分析。相关研究成果于20208月在线发表在Human Brain Mapping (2019年影响因子4.4215年影响因子4.938),题目为Multiscale neurobiological correlates of human neuroticism。医师、讲师许强、副教授刘风为本文共同第一作者,于春水教授为通讯作者。

    神经质是与负面情绪相关的可遗传人格特质。但是,我们对人类神经质微观与宏观尺度关联的神经生物学基础知之甚少,跨尺度相关分析可能会提供此类信息。在这项研究中,对274位中国青年人的体素水平相关性分析显示神经质与腹侧纹状体的神经质和功能连接密度(FCD)正相关。偏最小二乘回归分析表明FCD-神经质相关图谱与基因在空间上显着相关。神经质相关基因富集于化学突触传递,昼夜节律,长时程增强效应,瞬时受体电位通道的炎性介质调节,以及苯丙胺成瘾途径。蛋白质间相互作用分析显示上述途径涉及的四个枢纽基因,包括G蛋白亚基γ105-羟色胺受体2C,强啡肽和钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIα。通过结合多尺度相关分析和功能注释,这项研究提高了我们对神经质的遗传和神经基础的认识并强调纹状体的重要性。相关流程图如图1

    1. 研究设计流程图。

    aSES一个特定的基因定义为平均皮尔逊相关性156个捐赠大脑的系数(b)通过提取平均值获得相关矩阵内一个素体FCD神经病相关T映射的T值。每个六个感兴趣的球形区域(ROI,半径= 6 mm)。不同的彩色球体表示样品在六个捐赠的大脑中。(c)进行了六项个人PLS回归六个捐赠的大脑表达中每个都有高SES基因表达矩阵找到具有显着性的基因的线性组合的数据集预测变量的预测能力(六个样本FCD神经病相关性T图)。 (d)其中重要基因重叠构成一个PLS组件的六个PLS回归将用于以下(e)功能注释分析(GOKEGG,细胞类型特异性富集分析,PPI和时空表达分析)。 (f)可靠性和特异性分析包括FCD神经关系相关性的可靠性,SES计算的验证,验证PLS回归和基因富集分析,特异性神经质分析-影像相关分析,特异性分析。

    2 神经质和FCD的相关模式以及显著团块的连接模式

    a)具有相关性的大脑区域连接阈值r =0 .6时神经质和FCD之间的关系。 (b)在274位参与者中,连接阈值r = 0.6时,显著团块(腹侧纹状体)的功能连接概率图。

    3 PLS2显著基因和神经质相关FCD图的相关图

    a)根据SES阈值不同的基因。在阈值SES = 0.6时有1,751个基因,在阈值SES = 0.5时有3,236个基因,在阈值= 0.7时有740个基因。(b-d)在阈值SES =0.5 0.60.7时,每个捐献脑的PLS2得分与神经质相关FCD图的T值之间呈正相关。皮尔逊相关系数95%置信区间(用括号括起来)和p值位于相应面板的底部。

    4 PLS2显著基因进行KEGGGOeQTLGWAS富集分析。

    与神经质相关PLS2中的重要基因的KEGG通路,GOGWASeQTL,细胞类型富集分析。每个面板中相同的颜色的条形图表示相同的富集类别。

    5 PLS2显著基因的枢纽基因

    蛋白质-蛋白质相互作用网络可视化(a)和HTR2CCAMK2APDYN的时空表达曲线(b)。 http://hbatlas.org/中提供了时空表达曲线中的1–15期描述。

    在这项研究中,我们发现人类神经质与腹侧纹状体的功能连接和神经质FCD相关性可以被涉及化学突触传递的生物钟,昼夜节律,长时程增强效应,炎症介质调节的TRP通道和苯丙胺成瘾途径的遗传成分解释。在PPI分析中,我们发现了几个枢纽基因(GNG10HTR2CPDYNCAMK2A)与神经质相关的FCD图相关。这些发现可能会增进我们对神经质的遗传和神经基础的理解。