中国科学院生物物理学研究所揭示了大脑临界状态的遗传机制

近年来，研究表明，健康的大脑处于独特的临界状态，表明时空活动没有规模特征。处于临界状态的大脑具有信息传递能力、信息容量、动态范围等多种功能优势，可以在临界点周围达到峰值。同时，临界状态反映了兴奋、抑制平衡等神经生物机制，与各种神经或精神疾病的发生有关。因此，研究临界状态对于了解大脑的工作原理和分析脑部疾病的机制具有重要意义。然而，先天因素如何影响临界状态尚不清楚。澄清这个问题将加深科研人员对机器的临界认知。

基于人类连接组项目数据库的静息态功能磁共振数据，中国科学院生物物理研究所刘宁研究组选择同卵、异卵和非双胞胎群体作为研究对象，探索了临界特征的遗传性;结合艾伦脑图谱人脑数据，描绘了脑区水平临界特征与基因表达的关系;利用人类连接组项目数据库的认知量表数据，建立了全认知水平与临界特征的遗传联系。

研究表明，人脑静息态功能磁共振数据活动的临界状态特征，如神经元崩溃、时间重组、长期关联等，具有显著的遗传性，反映出其受遗传背景的约束。同时，大脑水平的临界状态特征表明，与联合皮层相比，初级感觉皮层更容易受到遗传的影响。基于最小二乘算法的研究发现，大脑水平的临界状态特征与基因表达的第一成分有关，也与临界状态相关的基因表达方式和特定生物过程的基因聚集与人脑疾病有关。研究证实，人类的全思维能力与临界状态参数的存在表达和遗传的存在

上述研究为大脑临界状态提供了重要的生物学证据，拓展了神经科学领域临界状态的发展前景，为探索大脑认知能力和功能障碍提供了新的视角。

六月二十四日，《美国国家科学院院刊》发表了相关研究成果。(PNAS)上面。科技创新2030-重点项目、国家自然科学基金、中国科学院相关项目得到研究支持。