پل تامپسون، دانشمند عصب شناسی از دانشگاه جنوبی کالیفرنیا در لس آنجلس می گوید: ENIGMA، بزرگترین پروژه نقشه برداری مغز، “از ناامیدی متولد شد.” در سال ۲۰۰۹، او و نیکلاس مارتین، ژنتیک از موسسه تحقیقات پزشکی کوئینزلند در بریزبن استرالیا، در محدوده مطالعات تصویربرداری مغز قرار گرفتند. هزینه اسکن MRI بیشترین تلاش را برای چندین ده نفر محدود می کند – برای ساختن ارتباطات قوی در مورد چگونگی ساختار مغز با تغییرات ژنتیکی و بیماری، محدود است. پاسخ، که ایده آن در یک مرکز خرید در لس آنجلس به ذهنشان رسید، این بود که تصاویر و داده های ژنتیکی را از مطالعات متعدد در سراسر جهان جمع آوری کند.
پس از شروع آهسته، کنسرسیوم، نزدیک به ۹۰۰ محقق در ۳۹ کشور را برای تجزیه و تحلیل اسکن مغز و داده های ژنتیکی بیش از ۳۰،۰۰۰ نفر جمع آوری کرده است. در یک سری شتاب دهنده نشریات، رویکرد انعطاف پذیر ENIGMA باز کردن پنجره ها در مورد نحوه ارتباط ژن ها و ساختار در مغز طبیعی و در بیماری است. برای مثال، این هفته، یک مطالعه ENIGMA در مجله Brain منتشر شده در مقایسه با تقریبا ۴۰۰۰ نفر در اروپا، آمریکا، آسیا و استرالیا، اسکنهایی را که به علت اختلالات مغزی غیرمنتظره در ارتباط با صرع رایج هستند، مقایسه کرد. میلاد، یک دانشمند عصبی در دانشگاه ایلینوی در شیکاگو که عضو این کنسرسیوم نیست می گوید: ” ENIGMA یک تلاش عالی است. ما باید همه چیز را بیشتر انجام دهیم “
مطالعات اسکن مغز کوچک در مورد دوقلوها یا نزدیکان نزدیک در سال ۲۰۰۰ نشان داد که تفاوت در برخی از اقدامات مغزی شناختی و ساختاری یک مبنای ژنتیکی دارد. در همان زمان، محققان مطالعات ارتباط گسترده در ژنوم DNA بسیاری از افراد را برای میلیونها پایگاه که به طور طبیعی متفاوت بودند اسکن کردند. اما تلاش برای ارتباط این گونه تغییرات ژنتیکی با تفاوت در ساختار مغز ناپدید شد، چرا که مطالعات تصویربرداری برای نتیجه گیری های قانع کننده ای بسیار کم مشارکت داشتند. علاوه بر این، سیاست های حفظ حریم خصوصی اغلب از محققان از به اشتراک گذاری اطلاعات تصویربرداری مغز جلوگیری می کنند.
ENIGMA امیدوار بود که چنین مشکلات را از طریق روش متاآنالیز حل کند، که در آن تمام مراکز تحقیقاتی کنسرسیوم، پروتکل های مشابه برای تجزیه و تحلیل تصاویر مغز داده می شوند. سپس نتایج به دست می آید و ترکیب می شوند. تامسون می گوید، به اشتراک گذاری داده های پردازش شده، به جای اطلاعات خام، به این معنا نیست که محققان ENIGMA مجبور نیستند اطلاعاتی درباره بیماران فردی را افشا کنند و اندازه نمونه های بزرگ آنها را قادر می سازد تا نتیجه های قابل اعتمادی درباره تغییرات ژنتیکی ساختار مغز را تغییر دهند.
در اولین پروژه خود، کنسرسیوم، در همکاری با یک شبکه چند مرکز دیگر، اسکن مغز و DNA از ۲۱۰۰۰ نفر را تجزیه و تحلیل کرد و ژن های خاص را به اندازه مغز و هوش مرتبط کرد. به عنوان مثال، افراد مبتلا به یک نوع خاص از ژن HMGA2 دارای مغز بزرگتر بودند و به طور متوسط به میزان ۱.۲۹ امتیاز بهتر از آزمون های IQ استاندارد شده بودند.
استیون پینکر، روانپزشک دانشگاه هاروارد، این نتیجه را “یک یافته مهم، فرض بر این است که آن را نگه می دارد” خواند اما دانشمندان دیگر استدلال کردند که اثر HMGA2 بر هوش بیش از حد کم است.
با این حال، یافته های منتشر شده در سال ۲۰۱۲ در ژنتیک Nature، به تلاش های ENIGMA کمک کرد. محققان در بررسی پیگیری نزدیک به ۳۱،۰۰۰ نفر، محدوده مغزهای ذکر شده در حافظه، حرکت، یادگیری و انگیزه را مورد بررسی قرار دادند و انواع مختلف ژنتیکی مورد مطالعه را جستجو کردند. این تیم در سال ۲۰۱۵ در Nature گزارش داد که پنج گونه جدید شناسایی ژنتیکی بر اندازه دو منطقه، هسته پوتامن و کاداتا تأثیر می گذارد.
چنین تفاوت های ساختاری نه تنها در افراد سالم، بلکه در افراد مبتلا به بیماری دیده می شود؛ برای مثال، هر دو هسته آواری و پوتامن در بیماران آلزایمر و بیماری پارکینسون کوچکتر هستند. در سال ۲۰۱۴، شبکه به ENIGMA 4 ساله، ۱۱ میلیون دلاری از موسسه ملی بهداشت به منظور پیگیری این همبستگی اعطا شد. این مطالعات تمایل دارند که عوامل ژنتیکی را که علت بیماری های بسیاری شناخته شده اند از بین ببرد و به جای آن قدرت آماری را برای جستجوی تفاوت های ساختاری بین مغز افراد با و بدون اختلال فراهم کند.
مثال اخیر این است که تجزیه و تحلیل مواد سفید سفید بیماران اسکیزوفرنی، بافتی است که موجب تحریک بین نورون ها و مغز می شود. پس از بررسی تصاویر مغز از بیماران مبتلا به اسکیزوفرنی سال ۱۹۶۳ و ۲۳۵۹ افراد سالم، یک گروه کاری ENIGMA در سال گذشته در روانپزشکی مولکولی گزارش داد که سیستم رساندن مواد مغذی در تمام مغز بیماران، و نه فقط در مناطق خاص، کاهش یافته است، همانطور که بسیاری از محققان قبلا فکر کرده اند .
همچنین در سال گذشته، محققین ENIGMA که در زمینه اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) کار می کردند، دریافتند که هیپوکامپ، که یک منطقه که کلید تبدیل خاطرات کوتاه مدت به دراز مدت است، به طور متوسط در بیماران کمتر از افراد سالم بود. راجندرا موری، یک دانشمند عصب شناختی در دانشگاه دوک در دورام، کارولینای شمالی که گروه کاری ENIGMA-PTSD را رهبری می کند، به برخی از مطالعات کوچک اشاره کرده است که در این تحقیق در روانپزشکی زیست شناسی گزارش شده است.
سانجای سیسودیا، یک دانشمند عصب شناسی در دانشگاه کالج لندن می گوید: “این تغییرات احتمالا مستقل از علل واقعی هستند، که اغلب ناشناخته است.” گروه کاری ENIGMA-صرع امیدوار است که این علل را در مطالعات آینده دنبال کند، که ممکن است در طول زمان تغییرات مغزی را در پی داشته باشد. “تمام پروژه های ENIGMA با یک مطالعه نسبتا ساده و با گسترش یکپارچه رشد می کنند و بیشتر مردم به کنسرسیوم می پیوندند.”
میلاد این تلاش را “چشمگیر” می داند، اما می گوید که یک محدودیت مطالعه و اکثر کارهای ENIGMA این است که تصاویر مغز از انواع اسکنرهای MRI بوجود می آیند و بنابراین ممکن است یکنواخت نباشند. چالش ممکن است در آینده رشد کند، همانطور که ENIGMA اطلاعات مربوط به فعالیت مغز، از MRI عملکردی یا الکتروانسفالوگرافی را به نقشه برداری مغز اضافه می کند. میلاد می گوید با نشان دادن مغز در محل کار، داده های جدید باید به پژوهشگر کمک کنند تا تفاوت های ساختاری را به عملکردشان پیوند دهند، اما می توانند ثابت کنند و اعتبار بیشتری پیدا کنند.
امیلی جونز، دانشمند عصبی در دانشگاه Birkbeck در لندن، این نگرانی را بیان می کند، اما اضافه می کند که حجم نمونه های بزرگ موجود برای محققین ENIGMA باید به جبران اختلاف بین آزمایشگاه ها کمک کند.
ژنتیک و بنیانگذار ENIGMA، باربارا فرانک، از دانشگاه رابوود در نایمنگ هلند، انتظار دارد که به عنوان کنسرسیوم با ترکیب ژنتیک با داده های تعداد بیشتری از مغزها، راه های پیشگویی از ژن ها را به تغییرات مغز تا بیماری ها برساند. در نهایت، فرانک پیش بینی می کند که تشخیص و پیشگیری مفید باشد. با این حال، او هشدار می دهد: “ما هنوز از آن فاصله زیادی داریم.”
