精选
青春期基因调控的改变，主导着与执行功能相关脑环路的精细化发育。
青春期是人类大脑发育的关键阶段，但以往若不借助侵入式研究手段，很难探明青少年认知水平大幅提升背后的内在机制。如今研究证实，唾液中可检测到的表观遗传改变，是青少年大脑白质发育诸多核心变化的主导因素，也为无创探究认知塑造机制开辟了全新途径。
其中一种表观遗传调控方式，是在DNA上添加或去除甲基等化学修饰基团，该过程不会改变基因固有遗传序列，却能调控基因表达活性。这类表观遗传标志物现已可通过血液、唾液检测获取，其检出结果可直接反映脑组织内的表观遗传状态。
美国佐治亚州立大学研究员Dawn Jensen及其团队此前的一项研究发现，七种在大脑中高表达基因的DNA甲基化水平改变，既与大脑灰质发育相关，也能推动认知能力提升。该团队进一步拓展研究，探究这七种基因的DNA甲基化变化与大脑白质发育之间的内在联系。
这项研究采用各向异性分数神经影像学技术，用以分析大脑白质的发育成熟度与结构完整性。整体而言，人体自出生起，大脑各向异性分数便快速变化，出生后前三年增长幅度最大，5岁左右趋于平稳；而青春期该数值会再度出现明显上升，并持续至二十余岁。
本研究依托一项名为发育时序连接基因组（Dev-CoG）研究的纵向队列调研数据开展，研究对象为约200名9至14岁青少年。研究期间分三个时间节点，统一采集受试者神经影像数据、认知测试结果及唾液样本。
研究得出明确规律：相关基因上甲基修饰基团含量越少，大脑发育进程越显著，认知能力提升也越明显。这类基因对轴突的绝缘过程（即髓鞘形成）至关重要，能够加快并优化大脑内部的信号传递。具体来看，上述发育变化集中发生在四大脑网络区域，包括连接左右大脑半球的胼胝体，以及负责传导感觉与运动信息的丘脑后辐射束。经各向异性分数指标测算，楔叶、枕外侧上皮质内的毯状纤维及白质神经束等区域，也同步完成发育成熟。这些脑区的成熟优化了神经运转效率，进而显著提升人体执行功能与工作记忆能力。
值得注意的是，作为大脑成熟核心指标的各向异性分数变化，是连接基因甲基化修饰改变与认知发育的中介因素。多个DNA片段甲基化水平降低，会对应促使各向异性分数升高；而胼胝体与丘脑后辐射束区域各向异性分数升高，又直接关联髓鞘形成、轴突信号传导相关基因甲基化水平下调，以及认知能力改善。
研究人员表示：“青春期内，白质成熟相关神经环路，是介导此类基因去甲基化与整体认知能力提升的关键桥梁。该研究成果为深入解析青少年大脑发育驱动因子的分子底层机制，指明了全新研究方向。”
Developmental Neurobiology 是一本神经科学期刊，欢迎探讨神经系统发育、再生和衰老各方面内容的论文投稿。本刊涵盖所有动物及人类研究，发表的文章涉及神经进化、可塑性、行为的个体发生，以及包括干细胞应用在内的再生与修复等领域。
参考文献: Dawn Jensen et al., Adolescent White Matter Maturation Mediates Epigenetic Associations with Cognitive Development, Developmental Neurobiology(2025). DOI:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/dneu.70000
*封图来源：cottonbro via Pexels
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自Wiley开放科研科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-3411312-1539006.html?mobile=1
收藏
