威廉姆斯综合征患者运动方向感知的脑侧化逆转与BUD23基因的关联研究

本研究针对威廉姆斯综合征(WS)患者脑功能侧化异常现象，通过整合分子遗传学、电生理学和行为学数据，首次发现WS患者运动方向感知的脑侧化从右半球向左半球逆转，并揭示这种逆转与缺失基因BUD23的转录水平降低显著相关。该研究为理解脑侧化的遗传基础提供了新视角，并为神经发育障碍的机制研究开辟了新途径。

　　

大脑功能侧化是脊椎动物进化过程中最古老的特征之一，可追溯至5.5亿年前。在人类中，左右半球分别主导语言和视觉空间能力，这种分工与认知能力发展密切相关。然而，在威廉姆斯综合征(WS)等神经发育障碍中，脑侧化模式常出现异常，但其遗传机制仍不清楚。WS是由7q11.2染色体区域约27个基因缺失引起的罕见遗传病，患者表现出独特的认知特征：语言能力相对保留而视觉空间能力严重受损，特别是运动方向感知和精神旋转等右半球优势功能存在明显缺陷。

为探索脑侧化的遗传基础，来自班戈大学和犹他大学的研究团队开展了一项跨学科研究，成果发表在《Scientific Reports》上。研究人员创新性地将分子遗传学、电生理学和行为学方法相结合，首次在WS患者中发现运动方向感知的脑侧化从右半球向左半球逆转的现象，并确定这种逆转与缺失基因BUD23的剂量效应相关。

研究采用了三项关键技术：1)高密度事件相关电位(ERP)记录技术，通过特定视觉刺激范式分别激活左右半球对运动方向的反应；2)基因表达分析技术，包括微阵列转录组测序和定量RT-PCR，检测WS患者淋巴母细胞系中基因表达水平；3)DNA甲基化450K芯片分析，评估表观遗传修饰与脑侧化的关联。研究对象包括29名典型WS患者、27名正常对照和2名部分基因缺失的特殊病例。

研究结果部分，"Brain lateralization for perceiving direction of motion is reversed in Williams syndrome"小标题下的发现表明：正常对照组84%的右利手个体表现出右半球对运动方向的特异性反应，而62%的WS患者则出现左半球优势的逆转模式。通过计算侧化指数(LI)发现，WS患者的这种逆转程度与BUD23基因表达水平呈显著相关。

"Hypoactivation of the magnocellular pathway in WS"部分证实，WS患者对运动刺激(M通路)的P1波幅显著降低，而对颜色变化(P通路)的N1反应保持正常，表明其背侧视觉通路存在选择性损伤。值得注意的是，这种M通路的低激活与侧化逆转无直接相关性，提示BUD23可能通过其他机制影响脑侧化。

在"Results: genetics"部分，研究人员通过多组学方法锁定BUD23基因：1)微阵列分析显示BUD23、BCL7B和BAZ1B基因在WS患者中表达显著下调；2)甲基化分析发现BUD23启动子区CpG位点的甲基化程度与侧化逆转相关；3)部分缺失病例研究进一步验证，保留BUD23基因的个体(5657)表现出正常右半球优势，而缺失BUD23的个体(5623)则出现WS典型的侧化异常。

"Mental rotation: a general role for laterality and BUD23 in RH specialized deficits?"部分发现，WS患者在精神旋转任务中的效率(反应时)与侧化指数和BUD23表达显著相关，而准确率无此关联，提示右半球功能缺陷可能导致任务被重新分配给效率较低的左半球回路。

讨论部分指出，该研究首次在人类中发现：1)脑侧化存在剂量依赖的遗传调控，BUD23表达水平与右半球功能呈正相关；2)左右半球功能呈现进化保守的"此消彼长"关系，在WS和正常人中均观察到这种反向调节；3)BUD23可能通过核糖体生物合成、DNA甲基化调控和糖皮质激素受体信号等多重机制影响脑侧化发育。研究者特别提出，BUD23在秀丽隐杆线虫左右不对称神经元发育中的保守作用，为理解人类脑侧化提供了进化视角。

这项研究的创新性在于：首次将定量基因表达与特定脑功能侧化相关联，为理解神经发育障碍的发病机制提供了新思路；发现BUD23这一新型脑侧化调控基因，其核糖体生物合成功能为认知障碍研究开辟了新方向；建立的个体化"基因-脑-行为"研究范式，为精准医学在神经精神疾病中的应用提供了方法学参考。这些发现不仅对理解WS的病理机制具有重要意义，也为自闭症、精神分裂症等具有侧化异常的常见神经精神疾病研究提供了新线索。