左撇子和大脑不对称的遗传联系

为什么有些人是左撇子?

大约 10.6% 的人是左撇子(Papadatou-Pastou 等人，2020 年)，但仍不清楚导致左撇子的原因.很清楚的一件事是，惯用手不是由手引起的.仅仅看一个人的手是完全不可能判断一个人是左撇子还是右撇子的.构成左撇子和右撇子手的骨骼、肌肉、肌腱等部分没有明显区别.

相反，惯用手是由中枢神经系统引起的，例如大脑和脊髓.惯用手是大脑中许多功能性左右差异之一.具体而言，在左撇子中，大脑右侧的运动皮层(身体左侧由大脑右侧控制，反之亦然)在精细运动行为(例如用笔书写)中占主导地位.相比之下，右撇子的左运动皮层在此类任务中表现更好.

研究左撇子和大脑结构不对称之间的联系

这一发现让惯用右手的研究人员提出了一个有趣的问题:大脑结构中的这些不对称性是否与大脑功能的不对称性(例如惯用性)有关?

一项新研究现已上传到预印本服务器 bioRxiv，通过研究左撇子和右撇子之间的大脑结构差异以及惯用手和大脑结构之间的遗传联系，重点回答了这个问题(Sha 等， 2021).在这项研究中，研究人员分析了从英国生物银行获得的 28,802 名右撇子和 3,062 名左撇子的大脑成像数据.英国生物银行是从英国志愿者那里获得的心理和神经影像数据的大型数据集，可供全球合格的科学家使用.英国生物银行的巨大优势在于，它包含的参与者数据远多于任何单个科学家在从志愿者自己获取数据时在合理的时间范围内所能获得的数据.由于样本量很大，研究人员可以对从英国生物银行数据中获得的结果更有信心，而不是他们自己收集几十个数据集.这是因为较大数据集的结果受个体参与者的影响较小，这些参与者表现出不寻常的结果模式，因此他们在其他样本中的复制效果更好.

在这项研究中，研究人员针对他们的数据集分析了整个大脑中大脑结构的不对称性，以及与惯用手和大脑结构相关的遗传变异以及两者之间的重叠.

研究人员发现了什么?

研究人员发现，左撇子的八个大脑区域的皮质表面区域的结构性半球不对称性向右移动，两个大脑区域的皮质厚度的结构性半球不对称性向右移动.左撇子不对称的这种向右移动表明，左撇子与神经元资源向运动主导的右半球转移有关(大脑的右侧控制身体的左侧，反之亦然).在功能上，这些大脑区域与运动功能有关，但也与所谓的执行功能有关，例如一系列更高的认知能力，例如决策、视觉和语言.

在第二步中，研究人员调查了哪些遗传因素与大脑区域的大脑结构不对称有关，这表明左撇子和右撇子之间存在差异.他们发现，对于两个大脑区域，左撇子遗传倾向的增加与大脑不对称向右移动显着相关，这表明左撇子和大脑结构不对称之间存在遗传联系.此外，基因组中以前与左撇子相关的 18 个不同位置与大脑结构的不对称有关.有趣的是，其中六个基因(称为TUBB、TUBA1B、TUBB3、TUBB4A、MAP2 em> 和 NME7) 与基因组中已识别位置相关，在功能上与所谓的微管相关.微管在早期大脑发育中发挥作用，因为它们对细胞骨架很重要，细胞骨架为神经细胞和其他细胞提供结构和形状.重要的是，在早期发育过程中，微管也与大脑中左右轴的确定有关.这表明，决定大脑左侧和右侧的早期发育过程将左撇子和大脑结构的不对称联系起来.

结论

总而言之，研究表明左撇子和大脑结构的不对称是相关的.左撇子的大脑不对称性向运动主导的右侧转移.遗传分析表明，决定神经系统左右侧的发育过程代表了左撇子和大脑结构不对称之间的功能联系.