人类功能性脑连接的遗传图谱

为何你的大脑连线与基因重要

每当你阅读、记忆或做白日梦时，大脑中相距遥远的区域会默默同步它们的活动。这种被称为功能连接的隐性通信网络在人与人之间存在差异，并且与我们的思维方式以及随着年龄增长大脑保持健康的程度相关。本研究提出了一个看似简单却意义深远的问题：这张看不见的连线有多少是写在我们DNA里的？这对脑疾患和整体健康意味着什么？

绘制大脑的静默对话

研究者利用了来自英国生物样本库（UK Biobank）超过28,000名成年人的脑部扫描数据，这是一个大型健康研究。在受试者在扫描仪中处于静息状态时，团队测量了82个不同脑区活动一起升降的同步程度，生成了3,300多个不同脑区对之间的连接。每一条连接代表即便在我们未执行任务时，两个区域功能上有多紧密地耦合。然后，科学家将这些连接图谱与基因数据结合，扫描数百万个常见DNA变异，寻找哪些变异能解释为什么一个人的脑网络与另一个人不同。

影响广泛的基因

团队发现，常见的遗传差异显著影响了约三分之一被测连接的强度。一般而言，基因对区域间通信强度的影响虽属中等但具有实际意义。重要的遗传位点并非只作用于少数孤立通路，而是倾向于影响数百条跨全脑的连接，提示存在一种广泛而共享的遗传蓝图，指导大规模脑网络的组织。若干已知的静息态网络——如参与注意力和高级认知的网络——表现出尤其强的遗传贡献，这进一步支持了我们的认知能力建立在遗传决定的全脑协调模式之上的观点。

关键遗传因子及其功能

进一步深入分析时，研究者锁定了与功能连接特别强且可靠相关的五个基因：PAX8、EphA3、THBS1、APOE和SLC39A12。这些基因参与脑发育、血管生成，以及脑细胞中脂质与金属的处理等过程。例如，APOE长期以来被视为阿尔茨海默病和心血管健康的重要遗传因素；EphA3在发育期指导生长的神经纤维；THBS1参与新血管和突触的形成；SLC39A12调控脑中锌的运输——锌对神经功能很重要，并在精神分裂症等病症中被牵涉。这些基因的变体并非只影响大脑的单一局部，而是往往同时改变多个区域之间的连接。

与认知、心脏健康和疾病风险的联系

为理解这些基因的更广泛含义，作者将其发现与许多其他性状的大型基因研究进行了比较。影响功能性连接的相同遗传因素也出现在与心血管健康、代谢、认知和衰老相关的性状中。例如，它们与血压、血脂水平、记忆表现以及阿尔茨海默病病理标志物相关的基因存在重叠。与精神疾病（如精神分裂症）和阿尔茨海默病相关的基因对脑连接性的影响高于预期，这暗示这些疾病风险的一部分可能通过脑内被扰乱的通信网络传播。

这对脑健康意味着什么

总体而言，结果表明我们大脑的通信网络不仅仅是生活经历的产物；它也受到一组共享遗传指令的强烈塑造，这些指令同时影响许多连接。这些遗传影响连接大脑与身体，将心理功能、心血管和血管健康、代谢以及对阿尔茨海默病和精神分裂症等疾病的易感性联系起来。尽管研究对象主要为欧洲血统的较年长成人，且目前尚无法精确指出因果关系，但研究为生物学与脑连线交汇之处绘制了详尽的图谱。对非专业读者来说，关键信息是：保持大脑网络健康既取决于我们遗传的基因，也取决于更广泛的身体状态，这为在症状出现很久之前检测并可能改变脑疾病风险提供了未来的机会。

引用: Maciel, B.d.A., Schipper, M., Romero, C. et al. The genetic landscape of human functional brain connectivity. Nat Commun 17, 3120 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-69442-9

关键词: 脑连接性, 遗传学, 阿尔茨海默病, 认知, 精神疾病