来自麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所、哈佛医学院和麦克莱恩医院的研究人员发现，精神分裂症患者和老年人的脑组织中基因活动发生了一系列惊人相似的变化。这些变化表明，精神分裂症患者和老年人中常见的认知障碍具有共同的生物学基础。

在《自然》杂志上发表的一项研究中，研究小组描述了他们如何分析191 人死后脑组织中超过 100 万个单个细胞的基因表达。他们发现，与健康或年轻人相比，精神分裂症患者和没有精神分裂症的老年人中，两种称为星形胶质细胞和神经元的脑细胞类型减少了支持神经元之间连接（称为突触）的基因的表达。

他们还发现两种细胞类型中紧密同步的基因表达变化：当神经元减少与突触相关的某些基因的表达时，星形胶质细胞类似地改变了支持突触的一组不同基因的表达。

研究小组将这一系列协调一致的变化称为突触神经元和星形胶质细胞计划（SNAP）。即使在健康的年轻人中，SNAP 基因的表达也总是以协调的方式在神经元和星形胶质细胞中增加或减少。

该研究的共同高级作者、布罗德研究所的成员史蒂夫·麦卡罗尔（Steve McCarroll）说：“科学通常关注每种细胞类型自身表达的基因。” “但是来自许多人的脑组织以及对这些数据的机器学习分析帮助我们认识了一个更大的系统。这些细胞类型并不是作为独立的实体，而是具有非常密切的协调性。这些关系的强度让我们惊叹不已。 ”

众所周知，精神分裂症会引起幻觉和妄想，至少部分可以通过药物治疗。但它也会导致认知能力下降，这种情况没有有效的治疗方法，并且在衰老过程中也很常见。新发现表明，这两种情况下的认知变化可能涉及大脑中类似的细胞和分子变化。

该研究的共同资深作者、哈佛医学院副教授 Sabina Berretta 表示：“为了检测星形胶质细胞和神经元在精神分裂症和衰老过程中的协调作用，我们需要研究大量个体的组织样本。”精神疾病领域的研究员。

“我们感谢所有选择捐献大脑进行研究的捐赠者，以帮助其他患有脑部疾病的人，我们希望将这项工作献给他们。”

麦卡罗尔还是布罗德斯坦利精神病学研究中心的基因组神经生物学主任，也是哈佛医学院的教授。贝雷塔还领导哈佛脑组织资源中心（HBTRC），该中心为这项研究提供了组织。麦卡罗尔实验室的博士后研究员埃米·林（Emi Ling）是该研究的第一作者。

快照见解

大脑的工作很大程度上是因为神经元在突触处与其他神经元连接，并在突触中相互传递信号。大脑不断形成新的突触并修剪旧的突触。科学家认为新的突触有助于我们的大脑保持灵活性，研究——包括麦卡罗尔实验室和国际联盟的科学家之前的努力——已经表明，许多与精神分裂症相关的遗传因素都涉及有助于突触功能的基因。

在这项新研究中，McCarroll、Berretta 及其同事使用单核 RNA 测序来测量单个细胞中的基因表达，以更好地了解大脑在个体之间的自然差异。他们分析了 94 名精神分裂症患者和 97 名非精神分裂症患者的 120 万个细胞。

他们发现，当神经元增强编码突触部分的基因表达时，星形胶质细胞会增加涉及突触功能的一组独特基因的表达。这些基因组成了 SNAP 计划，其中包括许多先前确定的精神分裂症危险因素。研究小组的分析表明，神经元和星形胶质细胞都会影响这种疾病的遗传脆弱性。

Ling 说：“科学早已知道神经元和突触对于精神分裂症的风险很重要，但通过以不同的方式提出问题——询问每种细胞类型动态调节哪些基因——我们发现星形胶质细胞也可能参与其中。”

令他们惊讶的是，研究人员还发现，即使在没有精神分裂症的人中，SNAP 也存在很大差异，这表明 SNAP 可能与健康人的认知差异有关。这种差异很大程度上是由年龄造成的。许多（但不是全部）老年人的 SNAP 大幅下降，包括患有和未患有精神分裂症的人。

麦卡罗尔表示，随着对 SNAP 有了更好的了解，他希望能够识别出对 SNAP 产生积极影响的生活因素，并开发出有助于刺激 SNAP 的药物，以此作为治疗精神分裂症认知障碍或帮助人们保持认知灵活性的一种方法。

与此同时，麦卡罗尔、贝雷塔和他们的团队正在努力了解这些变化是否也存在于双相情感障碍和抑郁症等其他疾病中。他们还旨在揭示 SNAP 在其他大脑区域中出现的程度，以及 SNAP 如何影响学习和认知灵活性。