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《重庆医科大学》 2014年
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遗传和环境因素对青少年脑区域皮层面积影响的双生子研究

马兴顺  
【摘要】:目的: 与诸多脑形态学测量指标相比较,皮层面积被认为是和脑功能最接近的指标,尤其与精神病病理、脑发育以及行为学相关。本研究采用双变量双生子分析方法研究整体(global)、特殊区域化(regionallyspecific)的遗传和环境因素对青少年脑区域皮层面积(regional corticalsurface areas)的影响。 方法: 采用横断面双生子设计,募集12-18岁青少年双生子。用中国修订版-韦氏儿童智力量表(C-Wechsler Intelligence Scale for Children,C-WISC)评估受试者智力以及爱丁堡利手量表评定受试者利手;对受试者进行磁共振(magnetic resonance imaging,MRI)扫描获取矢状位T1加权像脑结构影像数据并通过Freesurfer软件包、D-K脑图谱(Desikan-Killiany atlas)为模板分割计算每个被试脑区域皮层面积(包括全脑面积、12脑叶水平区域面积和66个感兴趣脑子区域面积);取双生子静脉血进行DNA卵型鉴定;采用双变量双生子结构方程式(structuralequation modeling, SEM)统计方法估计遗传和环境因素对脑皮层区域面积影响的比重,通过“未调整”和“调整”全脑面积的区域面积遗传和环境因素方差估计,以确定整体(global)、特殊区域化(regionallyspecific)的遗传和环境因素对青少年脑皮层区域面积的影响(在本研究双变量分析中我们把对区域面积有影响的遗传和环境因素分为两部分:整体(global)和特殊区域化(regionally specific)的遗传和环境因素。整体遗传和环境因素为统计分析中“未调整”(unadjusted)过的,指某一感兴趣区域面积总的遗传和环境因素,其包括与全脑面积共享的遗传和环境因素部分;特殊区域化遗传和环境因素为统计分析中“调整”(adjusted)过的,指某一感兴趣区域面积总的遗传和环境因素中去除与全脑面积共享的遗传和环境因素后的残留部分)。 结果: 遗传因素(A)对大脑总面积呈绝对优势,遗传度(heritability,h2)很高,环境因素中共享(C)和非共享(E)环境因素对大脑总面积影响几乎为零(MZ表型相关系数=0.90, DZ表型相关系数=0.33;A=0.91[95%{CI}=0.63;0.95]; C=0.01[95%CI=0.00;0.28]; E=0.08[95%CI=0.05;0.16]);区域皮层面积在“调整”前后均有稳定的遗传度。在脑叶水平AE_ACE模型中,“未调整”总面积影响的12个分区中以双侧额叶(frontal lobe)表面积遗传度最高(左侧额叶:MZ表型相关系数=0.88, DZ表型相关系数=0.28;A=0.90[95%{CI}=0.65;0.94]; C=0.00[95%CI=0.00;0.25]; E=0.10[95%CI=0.06;0.20]右侧额叶:MZ表型相关系数=0.89, DZ表型相关系数=0.26;A=0.91[95%{CI}=0.68;0.95]; C=0.00[95%CI=0.00;0.23]; E=0.09[95%CI=0.05;0.17]),双侧中颞叶(medial temporal lobe)表面积遗传度较低(左侧中颞叶:MZ表型相关系数=0.63, DZ表型相关系数=0.56;A=0.13[95%{CI}=0.00;0.73]; C=0.47[95%CI=0.00;0.72]; E=0.40[95%CI=0.24;0.63]右侧中颞叶:MZ表型相关系数=0.73, DZ表型相关系数=0.47;A=0.40[95%{CI}=0.00;0.82]; C=0.30[95%CI=0.00;0.72]; E=0.30[95%CI=0.17;0.51])。在AE_ACE模型中,平均区域表面积在“调整”总面积的遗传和环境因素影响后,遗传度较“未调整”时下降幅度达49%;在AE_AE模型中,“调整”总面积的遗传和环境因素影响后有50%的脑叶以及部分子区域(26/66)遗传度仍有统计学意义(Ps0.05)。 结论: 尽管在青少年期脑叶及其子区域脑表面积遗传度的估计值不完全和中年人相等,但各脑叶及其子区域遗传度变化趋势在这两阶段完全一致,因此,本研究和成人研究结果一致,整体和特殊区域化遗传因素均对青少年脑皮层区域面积发育存在影响。
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