“每個(gè)人都是獨一無(wú)二的個(gè)體”。人的氣質(zhì)性格、能力特點(diǎn)乃至精神障礙的個(gè)體差異背后都是腦的個(gè)體差異。腦科學(xué)研究的一項重要任務(wù)是解釋這些個(gè)體差異的來(lái)源，這些知識對于理解和干預個(gè)體行為至關(guān)重要?？傮w上，個(gè)體差異來(lái)源于遺傳和環(huán)境兩方面的影響，但遺傳和環(huán)境各自對腦的功能如何產(chǎn)生以及具體多大影響是一項科學(xué)難題。 

　　在一項最新研究中，中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室左西年研究組的楊志副研究員，與國內外合作者利用200對雙胞胎（雙生子）的腦功能影像數據，揭示了遺傳和環(huán)境因素對人腦內在功能網(wǎng)絡(luò )的影響。人腦內在功能網(wǎng)絡(luò )是特指在不執行特定認知任務(wù)時(shí)，人腦自發(fā)神經(jīng)活動(dòng)形成的共振網(wǎng)絡(luò )，它們反映了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的功能組織架構。許多研究已經(jīng)證明：人腦內在腦功能網(wǎng)絡(luò )與行為和認知功能的個(gè)體差異有較強關(guān)系。遺傳和環(huán)境因素對內在腦功能網(wǎng)絡(luò )都有影響，但它們對不同的腦功能網(wǎng)絡(luò )及網(wǎng)絡(luò )間相互作用的影響程度可能不同。 

　　雙生子研究是分離遺傳和環(huán)境因素的經(jīng)典方法。一方面，同卵雙生子具有相同的基因，而異卵雙生子具有大約50%的相同基因；另一方面，雙生子的成長(cháng)環(huán)境是較接近的，與同卵或異卵無(wú)關(guān)。通過(guò)自主研發(fā)的gRAICAR（https://github.com/yangzhi-psy/gRAICAR）數據挖掘算法，楊志副研究員已經(jīng)建立了人腦七大皮層功能網(wǎng)絡(luò )的空間分布模式（圖1，參見(jiàn)“相關(guān)論文信息”）。本研究中，他與合作者一起利用結構方程模型將這些腦功能網(wǎng)絡(luò )自身的活躍程度及其任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )之間功能連接的個(gè)體變異分解為三部分：1）受遺傳影響的個(gè)體差異；2）受共同環(huán)境影響的個(gè)體差異；3）受獨特環(huán)境影響的（也可認為是暫不能解釋的）的個(gè)體差異。 

　　該研究發(fā)現：腦功能網(wǎng)絡(luò )的內在活動(dòng)強度具有較高的遺傳度（圖2藍色扇帶所示，額頂控制網(wǎng)絡(luò )FPN達65%，而楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò )PCN達51%），而這些腦網(wǎng)絡(luò )間的功能連接則受環(huán)境因素影響（圖2桔色連線(xiàn)所示，楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò )與其他腦網(wǎng)絡(luò )之間功能連接）。這些研究結果在系統層面上揭示了大尺度人腦內在功能網(wǎng)絡(luò )的個(gè)體差異來(lái)源具有模塊化架構：?jiǎn)蝹€(gè)網(wǎng)絡(luò )自身的活動(dòng)受基因調控，而環(huán)境因素則主要影響不同腦網(wǎng)絡(luò )或功能模塊間的關(guān)系。這不僅能幫助理解人類(lèi)認知與行為個(gè)體差異的腦機制，而且能為腦與行為關(guān)聯(lián)研究篩選具有遺傳基礎的神經(jīng)影像學(xué)網(wǎng)絡(luò )標記物（如額定控制網(wǎng)絡(luò )），為行為訓練和臨床干預應用研究提供備選的腦網(wǎng)絡(luò )（如可塑性很強的楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò )）。該論文已經(jīng)正式發(fā)表在SCI期刊《Cerebral Cortex》上（IF＝8.6），目前其受關(guān)注程度位于所有學(xué)術(shù)論文的前25%、同時(shí)期發(fā)表論文的前10%。 

論文信息： 

Yang Z, Zuo XN*, McMahon KL, Craddock RC, Kelly C, de Zubicaray GI, Hickie I, Bandettini PA, Castellanos FX, Milham MP*, Wright MJ (2016). Genetic and environmental contributions to functional connectivity architecture of the human brain. Cerebral Cortex. 26(5): 2341-2352.
(http://cercor.oxfordjournals.org/content/26/5/2341.full)  

相關(guān)論文信息： 

1、Yang Z*, Zuo XN, Wang P, Li Z, LaConte SM, Bandettini PA, Hu XP (2012). Generalized RAICAR: Discover homogeneous subject (sub)groups by reproducibility of their intrinsic connectivity networks. NeuroImage. 63: 403-414. 

2、Yang Z*, Chang C, Xu T, Jiang L, Handwerker DA, Castellanos FX, Milham MP, Bandettini PA, Zuo XN* (2014). Connectivity trajectory across lifespan differentiates the precuneus from the default network. NeuroImage. 89: 45-56.

圖1. 人腦七大常見(jiàn)皮層功能網(wǎng)絡(luò )。按順時(shí)針?lè )较?，分別為：楔前葉記憶網(wǎng)絡(luò )（PCN）、
視覺(jué)網(wǎng)絡(luò )（VN）、默認網(wǎng)絡(luò )（DMN）、額頂控制網(wǎng)絡(luò )（FPN）、凸顯網(wǎng)絡(luò )（SN）、
體感運動(dòng)網(wǎng)絡(luò )（SMN）、背側注意網(wǎng)絡(luò )（DAN）。 

圖2. 人腦功能網(wǎng)絡(luò )個(gè)體差異來(lái)源的模塊化架構。腦功能網(wǎng)絡(luò )自身的活動(dòng)（功能模塊）
較多受基因調控（藍色多），而功能網(wǎng)絡(luò )間的連接（功能模塊的整合）更多
受環(huán)境因素影響（桔色連線(xiàn)多）。藍色代表基因調控，桔色代表共同環(huán)境影響。