人类小脑形态的遗传构架支持小脑在人类进化和精神病理学中的关键作用

为什么这个小小脑区很重要

小脑是一个拳头大小的结构，位于大脑后方的下方，长期以来被认为只是运动与平衡的协调器。这项研究表明，小脑在我们物种的进化和重大精神疾病的风险中也有深刻关联。通过追踪常见遗传差异如何影响数万人小脑各区域的大小与布局，作者揭示了这一小结构携带着人类独有的进化特征，并与精神分裂症、双相情感障碍等疾病共享遗传根基。

解读大脑褶皱中的模式

研究者没有依赖陈旧的解剖图谱，而是让数据自行表述。他们利用来自超过28,000名英国生物样本库参与者的高分辨率MRI扫描，将小脑划分为23个在不同人群中自然共同变动的区域。这种数据驱动的方法显示，人类小脑的主要分界线沿着称为水平裂的深沟从前到后分开上下两部分。这些区域模式受遗传影响很大，意味着遗传DNA差异大约可以解释其变异的三分之一到近一半。

发现数百个遗传标记

团队随后进行了多变量全基因组分析，这种方法寻找影响多个脑区的DNA变体，而不是逐一检测单一区域。这一策略比传统的单区测试更具统计能量。研究发现了351个位点与小脑结构相关，大约是对同一数据进行标准分析所发现数目的六倍，且约为仅研究小脑总体积时发现数量的35倍。大多数这些位点在独立样本中得到了重复验证，近三分之二是之前未报道的，揭示出比先前认识更丰富且更分散的遗传图谱。

最近人类进化的痕迹

为了解这些塑造小脑的变体何时出现，作者将它们与一个估计人类基因组中数百万个DNA变化年龄的图谱进行了比较。与小脑结构相关的变体在约2万到4万年前出现的突变中异常常见，这一时期与上旧石器时代重合，当时象征性艺术、复杂工具和其他“行为现代性”的标志出现。在基因层面，小脑变体在被称为人类加速区域的基因组快速变化区域中富集——这些区域在人类与黑猩猩分化后发生了快速改变。许多相关基因在发育中大脑中活跃，尤其是在出生前，并参与指导神经元生长和连接的通路，值得注意的是Reelin信号通路。

与心理健康和疾病的联系

塑造小脑的相同遗传变异也与常见精神疾病的风险相互交织。利用检测共享遗传影响的统计方法，研究者鉴定出数十个同时与小脑结构和精神分裂症或双相障碍相关的DNA区域，并发现与抑郁症、多动症/注意力缺陷以及自闭症的重叠较小但明确。总体而言，增加这些疾病风险的遗传因素往往与略小的小脑区域相关。一些共享基因再次指向Reelin通路，该通路已被牵涉到脑发育以及多种神经发育和精神疾病综合征中。

这对我们理解大脑意味着什么

综合来看，这些发现将人类小脑描绘为既是进化产物也是推动力。过去几十万年里微调其形态和内部结构的遗传变化，可能促进了更灵活的思维、语言和社会行为，同时也增强了精确的运动控制。构建这个扩展小脑的相同基因网络现在有助于解释为何有些人更易罹患精神疾病。小脑不再是一个简单的“运动控制盒”，而是一个核心枢纽，其发育、结构和相关疾病与使人类大脑独特的遗传力量紧密相连。

引用: Moberget, T., van der Meer, D., Bahrami, S. et al. The genetic architecture of human cerebellar morphology supports a key role for the cerebellum in human evolution and psychopathology. Commun Biol 9, 445 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09664-1

关键词: 小脑, 脑进化, 遗传学, 精神障碍, 脑影像