對遺傳學家來講，人類大腦仍然是一個謎團。但是大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略可以協(xié)助其破解此謎團。

眾多神經(jīng)科學家和醫(yī)生通過對3萬人腦圖像和DNA進行對比，得出幾個基因可能會影響大腦特定區(qū)域的大小，這些區(qū)域涉及智力、記憶。同時也影響大腦本身的大小。

雖然，這些發(fā)現(xiàn)對醫(yī)學的重要性仍不明確，但是ENIGMA聯(lián)盟稱，一種新型分布式計算方法可以通過大量的MRI掃描圖像和DNA測試結(jié)果對其進行排序。組織此次研究的神經(jīng)學家保羅·湯普森說：“Enigma聯(lián)盟目前的工作是將每個掃描圖像的像素相結(jié)合，然后與每一個基因組進行比對。這是此工作的方法圖。”

保羅·湯普森是南加州大學基因影像學中心負責人，他相信Enigma聯(lián)盟是研究人類大腦的最大的研究機構(gòu)。近日，《自然》雜志上刊登了一項最新研究，列出了287位作者，193個機構(gòu)。此研究對30717人的大腦MRI圖像以及由柬埔寨、南非、美國等國的研究人員收集的DNA信息進行分析。

MRI掃描十分昂貴，對掃描圖像進行分析時需要大量的計算。尤其是當與DNA信息結(jié)合時，這些數(shù)據(jù)將變得十分龐大，很難在互聯(lián)網(wǎng)上傳遞。一些隱私規(guī)范也不允許這些數(shù)據(jù)跨國傳遞。Enigma聯(lián)盟表示為了解決這一問題，讓所有的研究中心提供他們處理圖片的常規(guī)算法，之后，再對計算結(jié)果進行整合。

在神經(jīng)科學界，對基因與疾病之間是否存在聯(lián)系的研究還未得出明確結(jié)果。針對某些常見情況，例如抑郁癥，完全沒有令人信服的線索指出此疾病與DNA有關(guān)。然而，研究人員并沒有放棄，他們設(shè)法擴大了研究的規(guī)模。在Enigma聯(lián)盟研究項目中，研究人員對現(xiàn)有MRI掃描圖像進行分析。保羅·湯普森說：“目前，我們可以得到幾十年收集的阿爾茨海默氏癥、精神分裂癥、孤獨癥患者的大腦掃描圖像。如果單獨研究這些圖像的數(shù)據(jù)，那將是天文數(shù)字”。

大數(shù)據(jù)分析方法目前十分普遍。去年，美國國立衛(wèi)生研究院向Enigma聯(lián)盟和其他幾個研究中心撥款3200萬美元，并計劃在未來7年內(nèi)向生物數(shù)據(jù)新方法研究撥款5億多美元。上個月接受采訪時，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的“大數(shù)據(jù)知識”的項目顧問馬克·蓋耶表示：“目前，研究機構(gòu)重視數(shù)據(jù)分析，忽視數(shù)據(jù)采集，這就是研究面臨的瓶頸”。

Enigma聯(lián)盟對年齡在9-96歲之間的人的大腦進行MRI掃描，花費3000萬美元(每個大腦掃描費用約1000美元)。通過將掃描圖像與這些人的DNA進行比對，Enigma聯(lián)盟研究人員表示發(fā)現(xiàn)了8個影響大腦整體大小或各分區(qū)大小的基因。

湯普森說：“最強的影響出現(xiàn)在殼核區(qū)域，這一區(qū)域能夠影響學習和運動，帕金森患者和亨丁頓患者殼核區(qū)域就很小。”研究表明如果一個人出現(xiàn)了其中兩個基因的突變，此區(qū)域的面積將減少2.8%。

盡管做出了很多努力，并且湯普森也表示找到了相關(guān)線索，但是大腦結(jié)構(gòu)大小無法成功與精神疾病相聯(lián)系。湯普森說：“與精神疾病的關(guān)系可能并不像基金決定患者較小殼核區(qū)域并且患病一樣簡單，但是基因很可能影響大腦有多少腦細胞以及腦細胞是否處于正確位置。了解細胞如何組建至關(guān)重要”。

Enigma項目體現(xiàn)了大數(shù)據(jù)基于數(shù)學的生物學這一缺點，因為此項目僅重視能夠輸入計算機的數(shù)據(jù)。杜克大學腦科學學院和公共政策學院的副教授埃文·查尼表示對此研究十分失望，因為忽視了生活和環(huán)境的影響(例如運動和壓力)，這些因素也會影響大腦解剖結(jié)構(gòu)。他說：“在筆者的分析中，此研究起不到任何作用”。

湯普森表示他堅信只要收集更多數(shù)據(jù)，采用新興數(shù)學技術(shù)，最終可以在腦科學界取得實質(zhì)性突破，如同在其他領(lǐng)域取得的突破，例如：語音處理或二戰(zhàn)時期納粹密碼的破譯。之后就將此聯(lián)盟命名為“ENIGMA”聯(lián)盟。直到最近，湯普森說：“基因變異可能與醫(yī)學圖像有所關(guān)聯(lián)這一說法并不被眾人所接受。人們說永遠無法找到人類基因?qū)Υ竽X掃描圖像的影響”。