6月24日，中国科学院生物物理研究所刘宁研究组在《美国国家科学院院刊》发表论文，成功揭示大脑临界态的遗传机制，建立了总体认知水平与临界态特性的遗传关联，为大脑临界态研究及理解大脑认知能力和功能失调带来新突破。
大脑临界态研究的重要意义
近年来诸多研究表明，健康大脑处于独特临界状态，呈现时空活动无尺度性特征。此状态下，大脑在信息传递、容量及动态范围等方面具备功能优势，还反映兴奋 - 抑制平衡等神经生物学机制，与多种神经或精神疾病紧密相关。然而，遗传因素对临界态的影响尚不明确，阐明这一问题对深化理解临界态生物学机制及拓展其在神经科学领域应用意义重大。
大脑临界态遗传机制的具体发现
研究发现，人脑静息态功能磁共振数据（rs - fMRI）活动的临界态特性，如神经元雪崩、时间重整化群、长时程相关等，具有显著遗传度，说明受遗传背景约束，且初级感觉皮层的长时程相关性相比联合皮层更易受遗传调控。同时，结合艾伦人脑图谱基因表达数据，通过偏最小二乘回归方法发现，脑区临界态特性与特定基因表达模式密切相关，这些相关基因富集在多个生物过程，与人类脑疾病存在关联。此外，大脑临界态特性与个体总体认知能力之间存在显著表型与遗传关联，暗示二者或许具有共遗传基础。
研究成果的重要价值
此次研究为大脑临界态提供关键生物学证据，拓宽了其在神经科学领域的应用前景，更为理解大脑认知能力和功能失调提供崭新视角。
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