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为探究拷贝数变异（CNVs）对大脑发育和功能的影响，研究人员开展了关于 CNVs 携带者静息态脑电图（EEG）特征的研究。结果发现 CNVs 携带者 EEG 存在电生理改变，且缺失和重复携带者有不同特征。这有助于理解神经发育障碍的病理机制110。
在人类的基因世界里，存在着一些神秘的变化，拷贝数变异（Copy Number Variations，CNVs）便是其中之一。它就像基因蓝图上偶尔出现的 “笔误”，大片的 DNA 片段可能会被意外删除（丢失一个拷贝）或者复制（增加一个拷贝）。别小看这些变化，许多 CNVs 与神经发育障碍紧密相关，像自闭症（Autism Spectrum Disorders，ASD）、注意缺陷多动障碍（Attention Deficit Hyperactivity Disorder，ADHD）、精神分裂症等，都可能因它而起。
然而，尽管知道 CNVs 与这些疾病有关，但它究竟如何影响大脑的发育和正常运转，在很长一段时间里都是个未解之谜。过去大多数研究都集中在特定的、在患者群体中反复出现的 CNVs 上，可实际上，患者中发现的大多数致病性 CNVs 是罕见或非反复出现的，这使得研究面临巨大挑战。而且，神经发育障碍具有显著的临床和病因异质性，研究结果难以重复。因此，寻找一种能预测共同发育风险的生物标志物，不依赖于具体的精神疾病诊断，成为了科研人员迫切想要解决的问题。
在这样的背景下，来自加拿大圣贾斯汀母婴大学医院中心（CHU Sainte-Justine）等机构的研究人员挺身而出，开启了一项意义重大的研究。他们的研究成果发表在了《Translational Psychiatry》杂志上。
研究人员为了深入了解 CNVs 对大脑功能的影响，采用了多种关键技术方法。首先，他们收集了丰富的样本数据，包括 109 名年龄在 3 到 17 岁的 CNV 携带者（66 名缺失携带者，43 名重复携带者），这些 CNV 携带者来自圣贾斯汀母婴大学医院中心，同时还获取了 256 名神经典型对照者的静息态 EEG 原始数据，这些数据来自健康大脑网络（Healthy Brain Network，HBN）数据集和 NED 实验室数据集。其次，运用基因组 - wide 染色体微阵列分析检测致病性 CNVs。然后，通过高 - densityEEG 系统记录 EEG 数据，并使用 Python 脚本和 MNE 软件包进行自动预处理和后续分析，还利用规范性模型（Normative Model）调整光谱和连接性指标，以考虑发育差异234。
下面来看具体的研究结果：
- 人群特征：研究发现，缺失（DEL）携带者年龄显著小于重复（DUP）携带者和对照组，且 DEL 和 DUP 携带者的智商明显低于对照组。在这三个群体中，男性参与者均多于女性，但性别比例并无显著差异。在 CNV 携带者中，ASD、ADHD、发育性语言障碍和语言延迟是最常见的诊断5。
- 频谱分析：
- 功率谱密度：通过分析发现，CNV 携带者在 theta、高 beta 和 gamma 频段的功率规范得分存在差异。DEL 和 DUP 携带者在高 beta 和 gamma 频段功率更高，DEL 携带者在 theta 频段和全频谱上功率也显著更高6。
- 非周期性信号：CNV 携带者的非周期性信号指数规范得分显著低于对照组，且年龄和性别对非周期性信号的偏移和指数有显著影响。
- 周期性信号：在周期性信号方面，DEL 和 DUP 携带者表现出相似的模式，低频段功率增加，高频段功率降低，但二者在不同频段的差异具有显著性。此外，CNV 携带者的 alpha 峰值频率显著降低，DEL 携带者的 beta 峰值频率增加78。
- 连接性：研究人员对 EEG 的功能连接性进行分析后发现，在 theta、低 alpha、高 alpha、低 beta、高 beta 频段和全频谱上，CNV 携带者的 wPLI 规范得分存在显著差异。DEL 和 DUP 携带者在高 alpha 频段的连接性低于对照组，DUP 在低 alpha 和低 beta 频段连接性更低，而 DEL 在 theta 频段和全频谱的连接性增加9。
研究结论和讨论部分，本次研究意义非凡。研究表明，CNV 携带者在静息态 EEG 的频谱和连接性方面存在明显改变。这些改变与基因剂量效应有关，DEL 携带者在低频段功率增加且特定范围连接性增强，DUP 携带者在高频段功率降低且连接性减弱。这不仅有助于区分不同遗传临床条件下的神经生物学效应，还发现青春期似乎是一个关键阶段，CNVs 的突变诱导效应对大脑振荡和连接性的损害在这个时期最为明显。
这项研究是首个针对多种致病性 CNVs（包括罕见和反复出现的）提供可推广的频谱和连接性特征的 EEG 研究，为理解致病性 CNVs 如何破坏大脑稳态，进而导致临床疾病中的神经心理特征提供了新的视角，也为未来研究将这些观察到的效应与分子水平机制联系起来奠定了基础。它就像一把钥匙，为我们打开了探索神经发育障碍奥秘的新大门，让我们朝着攻克这些复杂疾病的方向又迈进了一步。
