Genômica cognitiva é o sub-campo da genômica relativo ao estudo das funções cognitivas em que os genes e sequências não codificantes de organismos estão relacionados à saúde e/ou atividade cerebral. Ao aplicar genômica comparativa, os genomas de várias espécies são comparados, a fim de identificar diferenças e genéticas e fenotípicas entre as espécies. Características fenotípicas incluem aspectos relacionados a cognição, comportamento, personalidade, neuroanatomia e neuropatologia, sendo que a inteligência é o traço comportamental mais estudado. PLOMIN, R.; SPINATH, F.M. "Intelligence: Genetics, Genes, and Genomics." Journal of Personality and Social Psychology, v. 86, n. 1, p. 112-129, 2004. A teoria por trás genômica cognitivas é baseada em elementos da genética, biologia evolutiva, biologia molecular, psicologia cognitiva, psicologia comportamental e neurofisiologia. Em humanos, aproximadamente 70% de todos os genes são expressos no cérebro, HARIRI, A. R.; WEUBVERGER, D. R. Imaging genomics. British Medical Bulletin, v. 65, n.1, p. 259-270, 2003. sendo a variação genética responsável por 40% da variação fenotípica. Abordagens em genômica cognitiva têm sido usadas para investigar as causas genéticas de distúrbios neurodegenerativos, síndrome de Down, Depressão Maior, autismo e doença de Alzheimer.
Seleção de Gene Candidato
Em genômica, um gene analisado a ser representado por imagem é referido como um gene candidato. Os genes candidatos ideais para testes de genômica comparativa são genes que abrigam polimorfismos funcionais bem definidos e com efeitos conhecidos sobre a função neuroanatomica e/ou cognitiva. HARIRI, A. R.; WEUBVERGER, D. R. Imaging genomics. British Medical Bulletin, v. 65, n.1, p. 259-270, 2003. No entanto, genes com polimorfismos de nucleotídeo único identificados ou variações alélicas já podem ser suficientes para implicações potenciais funcionais sobre o sistema nervoso central.
Controle para fatores não-genéticos
Fatores não-genéticos, como idade, doenças, ferimentos ou abuso de substâncias podem ter efeitos significativos sobre a expressão gênica e a variação fenotípica. A identificação e a contribuição da variação genética para fenótipos específicos só podem ser realizada quando outros fatores que contribuem potencialmente são combinados através de grupos de genótipos. No caso de neuroimagem durante a execução de tarefas, como em fMRI, os grupos são acompanhados por nível de desempenho. Fatores não-genéticos têm um efeito particularmente grande potencial no desenvolvimento cognitivo. No caso do autismo, fatores não-genéticos respondem por 62% do risco de doença.DIGITALE, E. “Non-genetic factors play surprisingly large role in determining autism.” Stanford School of Medicine, Stanford University. http://med.stanford.edu/ism/2011/july/autism.html| acessado em 26 de dezembro de 2015 A fim de estudar a ligação entre um gene candidato e um fenótipo proposto, a um sujeito é dada frequentemente uma tarefa de execução que causa um fenótipo comportamental, enquanto passando por um exame de neuroimagem. Muitas tarefas comportamentais utilizados para estudos genômicos são versões de testes comportamentais e neuropsicológicos clássicos modificados destinados a investigar sistemas neurais críticos para determinados comportamentos.
Pesquisas com primatas
Em 2003, a Projeto Genoma Humano produziu o primeiro genoma humano completo.U.S. Department of Energy, Office of Science, Office of Biological and Environmental Research, Human Genome Project. “About the Human Genome Project.” Apesar do sucesso do projeto, muito pouco se sabe sobre a expressão cognitivas dos genes.Interview with Todd Preuss, PhD, Yerkes National Primate Research Center Antes de 2003, todas as provas relativas a conectividade cérebro humano fora, baseadas em observações post mortem.Behrens. “Non-Invasive Mapping of Connections Between Human Thalamus and Cortex Using Diffusion Imagery.” http://cs.unc.edu/Research/MIDAG/defmreps/styner_www/public/DTI_tutorial/7%20Nat%20Neurosci%202003%20Behrens.pdf Devido a preocupações de ordem ética, estudos genômica invasivos in vivo ainda não foram realizados em seres humanos vivos. Como os parentes genéticos mais próximos aos seres humanos, primatas não-humanos são os mais preferíveis nos estudos de genômica. Devido ao alto custo de captação e manutenção de populações de primatas, o teste genômico em primatas não-humanos é tipicamente realizada a instalações des pesquisas de grandes dimensões.COHEN, J. “Relative Differences: The Myth of the 1%”. Science, v. 29, n. 316, p. 18-36, 2007.OLSON, M.V.; VARKI, A. “Sequencing the Chimpanzee Genome: Insights Into Human Evolution and Disease.” Nature Reviews, v. 4, p. 20-28, 2013.
Distúrbios neurogenéticos e Transtornos Cognitivos
Apesar do que às vezes é relatado, a maioria dos fenótipos comportamentais ou patológicas não são devidas a uma única mutação genética, mas oriunda de uma base genética complexa.MCGUFFIN, P.; RILEY, B.; PLOMIN, R. "Toward behavioral genomics." Science, v. 291, n. (5507), p. 1232-1249, 2011. No entanto, existem algumas excepções a esta regra, como doença de Huntington, que é causada por uma única desordem genética específica. A ocorrência de desordens neurogenéticas é influenciada por um número diverso de factores, genéticos e não genéticos.
Alguns exemplos de distúrbios neurogenéticos e Transtornos Cognitivos
síndrome de Rett, Prader-Willi, Síndrome de Angelman, Síndrome de Williams-Beuren, síndrome de Down, Síndrome de Turner.
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