Forscher der University of Cambridge haben die bisher größte Studie zur Genetik des Gehirns durchgeführt. Dabei wurden 36.000 Gehirnscans analysiert und über 4.000 genetische Varianten identifiziert, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen. Für die Studie wurden MRI-Scans von über 32.000 Erwachsenen und über 4.000 Kindern genutzt, um Eigenschaften wie die Fläche, das Volumen und die Faltung der Großhirnrinde zu messen. Diese Eigenschaften wurden dann mit genetischen Informationen im Genom in Verbindung gebracht, was zur Entdeckung genetischer Varianten führte, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen. Die Studie zeigte auch, dass unterschiedliche Gene zur Faltung und Größe der Großhirnrinde beitragen. Darüber hinaus wurden Gene identifiziert, die sowohl mit der Größe des Gehirns in der Allgemeinbevölkerung als auch mit bestimmten Gehirnerkrankungen in Verbindung stehen. Die genauen Mechanismen hinter diesen Effekten sind jedoch noch unklar. Die Ergebnisse legen nahe, dass die Gehirnentwicklung teilweise genetisch bedingt ist und könnten somit zur Erforschung neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen beitragen. Die Studie wurde vom Wellcome Trust finanziert und in Zusammenarbeit mit dem NIHR CLAHRC for Cambridgeshire und Peterborough NHS Foundation Trust sowie dem NIHR Cambridge Biomedical Research Centre durchgeführt.
Einführung
Die University of Cambridge hat kürzlich die bisher größte Studie zur Genetik des Gehirns durchgeführt. Diese bahnbrechende Studie umfasste die Analyse von 36.000 Gehirnscans, um über 4.000 genetische Varianten zu identifizieren, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen. Durch die Analyse von MRT-Scans Tausender Individuen wollten die Forscher Einblick in die genetischen Faktoren gewinnen, die verschiedene Eigenschaften der Hirnrinde wie Fläche, Volumen und Faltung beeinflussen. Die Studie beleuchtet die genetischen Grundlagen der Gehirnentwicklung und ihre potenziellen Auswirkungen auf das Verständnis neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen.
Studienentwurf und Datensammlung
Um diese Studie durchzuführen, nutzten die Forscher einen umfangreichen Datensatz, der Gehirnscans aus zwei separaten Kohorten kombinierte: der UK Biobank-Kohorte und der ABCD-Studie. Die UK Biobank-Kohorte lieferte Daten von über 32.000 Erwachsenen, während die ABCD-Studie Daten von über 4.000 Kindern beisteuerte.
Die Teilnehmer unterzogen sich MRT-Scans, die detaillierte Bilder ihrer Gehirnstruktur aufzeichneten. Diese Scans maßen verschiedene Eigenschaften der Hirnrinde, einschließlich Fläche, Volumen und Faltung. Auch die genetischen Informationen der Teilnehmer wurden gesammelt.
Identifizierung genetischer Varianten, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen
Nachdem die Gehirnscans und genetischen Informationen gesammelt wurden, verknüpften die Forscher die Eigenschaften der Hirnrinde mit den genetischen Daten der Individuen. Durch die Untersuchung genetischer Varianten im gesamten Genom identifizierte die Studie signifikante Zusammenhänge zwischen bestimmten genetischen Varianten und der Gehirnstruktur.
Insgesamt wurden über 4.000 genetische Varianten entdeckt, die mit der Gehirnstruktur korrelierten. Diese Varianten lieferten wertvolle Einblicke in die genetischen Grundlagen verschiedener Merkmale der Hirnrinde wie Größe und Faltungsmuster.
Genetische Beiträge zur Hirnfaltung und -größe
Interessanterweise stellte die Studie fest, dass verschiedene Gene zur Faltung und Größe der Hirnrinde beitragen. Während einige genetische Varianten sowohl die Größe als auch die Faltung der Hirnrinde beeinflussten, beeinflussten andere speziell entweder die Größe oder die Faltung.
Dieser Befund legt nahe, dass die genetischen Faktoren, die die kortikale Entwicklung beeinflussen, vielfältig und facettenreich sind. Er weist auf die Komplexität der Gehirnentwicklung hin und auf das komplexe Zusammenspiel genetischer Einflüsse auf strukturelle Merkmale.
Überschneidung von Genen und Auswirkungen der Hirngröße
Die Studie zeigte auch eine signifikante Überlappung von Genen, die mit der allgemeinen Hirngröße zusammenhängen, und Genen, die bei zephalen Erkrankungen eine Rolle spielen. Zephale Erkrankungen beziehen sich auf Erkrankungen, die den Kopf und die Gehirnentwicklung betreffen.
Obwohl die genauen Mechanismen, durch die diese Gene die Hirngröße beeinflussen, noch unklar sind, legen diese Erkenntnisse nahe, dass es gemeinsame genetische Faktoren gibt, die sowohl zur normalen Variation der Hirngröße als auch zu neurologischen Erkrankungen beitragen.
Weitere Forschung ist erforderlich, um die spezifischen Mechanismen und Wege zu untersuchen, durch die diese Gene die Hirnstruktur beeinflussen und möglicherweise zu neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen beitragen.
Auswirkungen auf das Verständnis neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen
Die Entdeckung der genetischen Varianten, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen, bietet wertvolle Einblicke in die genetischen Grundlagen der Gehirnentwicklung. Das Verständnis der genetischen Faktoren, die die Gehirnstruktur beeinflussen, kann maßgeblich zu unserem Verständnis neurologischer und psychiatrischer Erkrankungen beitragen.
Diese Erkenntnisse könnten den Weg für zukünftige Untersuchungen zu den genetischen Grundlagen verschiedener Erkrankungen wie Autismus-Spektrum-Störungen, Schizophrenie und anderen gehirnbezogenen Störungen ebnen. Sie könnten auch die Entwicklung gezielter Interventionen und Behandlungen erleichtern, die auf die spezifischen genetischen Profile einzelner Personen zugeschnitten sind.
Schlussfolgerung
Die Studie der University of Cambridge zur Genetik des Gehirns stellt einen bedeutenden Durchbruch in unserem Verständnis der Gehirnstruktur dar. Durch die Analyse einer großen Menge von Gehirnscans und genetischen Daten identifizierte die Studie Tausende von genetischen Varianten, die mit der Gehirnstruktur zusammenhängen. Diese Forschung legt den Grundstein für weitere Untersuchungen zu den genetischen Faktoren, die neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen zugrunde liegen. Sie betont die Bedeutung der Integration von Genetik, Neurowissenschaften und klinischer Forschung, um ein umfassendes Verständnis der Gehirnentwicklung und ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit zu gewinnen.
