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由美國加州大學洛杉磯分校牽頭的一項研究，揭示了人類大腦發育過程中基因調控的演變方式，并展示了染色質的3D結構在其中發揮的關鍵作用。研究人員繪制了海馬體和前額葉皮質中DNA修飾的首張圖譜，這兩個大腦區域對學習、記憶和情緒調節至關重要，也常與自閉癥和精神分裂癥等疾病相關。這項研究為早期大腦發育如何影響身心健康提供了新的見解。相關研究9日發表在《自然》雜志上。

為了繪制該圖譜，研究人員采用了一種尖端測序方法，即單核甲基化測序和染色質構象捕獲技術，能同時分析控制單個細胞基因表達的兩個表觀遺傳機制。搞清這兩個調控機制如何作用于影響發育的基因，是理解這一過程出錯而導致神經和精神疾病的關鍵步驟。

研究人員分析了從中期妊娠到成年期的供體提供的超過53000個腦細胞，揭示了關鍵發育窗口期間基因調控的重大變化，構建出人類大腦發育關鍵時間點發生的巨大遺傳重組的全面圖景。

研究人員表示，嬰兒大腦發育最活躍的階段發生在孕中期左右。被稱為放射狀膠質細胞的神經干細胞在第一和第二孕期已經產生了數十億個神經元。這時，它們停止產生神經元并開始產生支持和保護神經元的膠質細胞。同時，新形成的神經元逐漸成熟，獲得履行特定功能所需的特征，并形成突觸連接以進行通信。

這一發現或有助于識別神經發育和神經精神疾病中有意義的遺傳風險因素，對改進大腦類器官等基于干細胞的模型具有重要意義。