人類認知能力是人類順利完成包括知覺、感覺等低水平活動以及想象、推理、思維等高級能力時重要的心理條件，反應人腦對信息加工、存儲及提取的能力。早期基于雙生子研究結果表明人類的認知能力具有堅實的遺傳基礎，其遺傳度約在 40%~80%.

隨后在尋找帕金森、注意缺陷多動癥等精神類疾病致病基因的同時，發現多個與人類認知能力存在相關性的基因（Egan et al., 2001; Bilder et al., 2002; Chi-urazzi et al., 2004; Ucok et al., 2007; Woodward et al.,2007）。目前已有研究顯示人腦的認知功能受多基因影響和控制，而神經遞質代謝通路中的有關基因甚至發揮主效基因的作用。特別對中樞神經系統中多巴胺神經遞質通路有關基因的研究發現，老年人認知功能下降以及帕金森病等都與該通路中的相關基因有關。本研究選取多巴胺遞質通路多巴胺 D4 受體基因（DRD4），該基因集中分布于與認知和情感相關的前額葉皮質背外側和腦邊緣系統，參與知覺和智力、記憶和語言等認知行為以及情緒、情感反應。已有研究報道，該基因與認知障礙或精神性疾病有關，在對精神病人尸檢研究發現其腦 DRD4 受體是正常人的 6 倍。研究表明該基因有關突變與注意缺陷多動癥、人格障礙等神經性疾病有關，且這一基因還被認為與工作記憶、注意控制等認知能力有關，而現有觀點主要源于對帕金森和精神分裂癥人群的研究。

目前對 DRD4 基因的正常多態是否影響正常人類的認知能力還不清楚，本研究以 DRD4 基因為目標基因，以中國正常漢族人群為對象，選取 DRD4 基因上rs1800955、rs936461 兩個功能 SNP 位點，通過研究這些 SNP 位點的多態性，探討 DRD4 基因的多態性與人認知能力的關系。

1 結果與分析

1.1 哈德 - 溫伯格平衡檢驗及各 SNP 位點基因型頻率分布的性別差異檢驗

使用 Finetti 軟件對兩個 SNP 位點進行 Harder-Weniberg 平衡檢驗，各位點基因型頻率及哈溫平衡結果 p 均大于0.05,均符合 Harder-Weniberg 平衡。此外，兩個位點基因型頻率性別差異檢驗結果顯示 p 均大于 0.05,表明各位點基因型頻率分布不存在性別差異，因此在后續分析中不考慮性別基因型的差異。

1.2 認知變量的性別差異檢驗

為了消除不同性別對認知測驗成績的影響，采用參數檢驗中的獨立樣本 t 檢驗對各認知變量進行性別差異檢驗分析，對于 p 值小于0.05 的認知成績在以后統計分析時須分性別分別進行分析。各認知變量的性別差異檢驗結果（表 1）。

1.3 DRD4 基因與大學生認知能力的相關性分析

采用單因素 ANOVA 分析統計法對 DRD4 基因rs1800955 和 rs936461 兩個啟動子區 SNP 位點與人類認知能力進行相關性分析。

1.3.1 rs1800955 位點與認知能力的相關性分析

SNP rs1800955 位點在樣本人群中表現出與長時記憶能力的數字回憶相關（p=0.046），但經校正后p值為0.092,顯著性消失（表 2）。

1.3.2 SNP rs936461 位點與認知能力的相關性分析

SNP rs936461 位點在人群樣本的男性群體中與中央執行功能的刷新測驗成績顯著相關（p=0.017），該群體還與空間認知能力的三維旋轉呈現陽性結果（p=0.046），但經校正后該男性群體只與人類中央執行功能的刷新測驗成績顯著相關（p=0.034） （表 3）。

以上所有分析結果提示，DRD4 基因上rs1800955與長時記憶能力關聯 p 值經校正后不存在顯著性（p=0.092），rs936461 與男性中央執行功能關聯 p 值校正后仍然存在顯著性（p=0.034），與男性人群的空間認知能力 p 值校正后不存在顯著性（p=0.092）。說明 DRD4基因可能與人的中央執行功能有關。

2 討論

多巴胺（dopamine, DA）是一種在前額葉活動相關認知能力中起關鍵作用的神經遞質，如中央執行功能、言語認知等高級認知功能。研究表明，人腦內多巴胺濃度異常會影響人類認知能力，甚至引起以智力障礙為特征的各神經系統或精神類疾病。本研究我們選取多巴胺遞質系統中 DRD4 受體基因，在健康的大學生隨機樣本人群中探討其多態性與認知能力的關系。

DRD4 類屬 D2 樣多巴胺受體家族，可以通過與G 蛋白偶聯抑制腺苷酸環化酶的活性。該基因可介導多巴胺的突觸后活性，主要分布于大腦邊緣和前額葉皮質背外側，該區域被認為對認知能力起關鍵調節作用，因此 DRD4 基因越來越得到認知遺傳領域學者的重視。DRD4 基因的mRNA （約 5.3 kb）集中分布于大腦皮層邊緣系統，提示該基因在情緒和認知中扮演重要角色（Meador-Woodruff et al., 1994）。已有研究表明 DRD4 啟動子區的多態性位點能通過改變啟動子與 mRNA 聚合酶的親和性繼而影響蛋白質的表達和功能（Lai et al., 2010）。Lichter 等（1993）認為此蛋白區的變異可能存在以下作用：（1）通過胞環結構的不同改變跨膜區的構型；（2）改變下調 G 蛋白或其它胞內蛋白間的相互作用，繼而影響信號的傳導。

本研究的基因啟動子區位點 rs1800955（-521T/C）和 rs936461 （-809G/A）在認知遺傳領域研究相對較少。對于 rs1800955 的研究，在我們的人群樣本中沒有表現出與認知能力的顯著關聯。2005 年 Bellgrove等（2005）在對 ADHD 患者研究中發現存在 -521T 等位基因的患者在反應抑制的認知任務中表現差。但我們的樣本中并沒有顯現出與抑制任務測試相關，可能由某些原因如樣本量的大小、研究對象、認知測驗范式不同導致。對于 rs936461 多態性研究，我們發現其多態性與樣本人群中男性群體的刷新測驗（屬于中央執行功能）成績存在顯著相關（p=0.034）。有意思的是在我們的樣本人群中，純合子男性群體在完成中央執行功能的刷新任務時比雜合子群體表現出較少的刷新次數，這提示該位點多態性并不是通過等位基因的劑量效應來影響中央執行功能的。

總之，本研究 790 名大學生 DRD4 基因與其認知能力的關系，其結果提示 DRD4 基因可能與人的中央執行功能相關。但是，未來還需在更大的樣本，選擇更多的遺傳標記來進一步確證 DRD4 基因與人類認知能力的關系。

3 材料與方法

3.1 材料

樣本來自西安某高校按照學生學號隨機抽取的年齡在 18~22 歲之間的 790 名漢族健康大學生。他們來自國內不同省份，無任何親緣關系。在保證研究對象知情的原則下進行口腔黏膜細胞樣品采集，并對研究對象信息及測驗結果嚴格保密。

3.2 方法

3.2.1 認知能力測驗

本研究所涉及的 6 類認知能力（長時記憶能力， 空間認知能力， 中央執行功能， 工作記憶， 言語認知能力及一般流體智力）均采用國際上目前公認且廣泛使用的認知測試范式。并且都通過由 Arizona 大學Jonathan 和 Ken Forster 等人開發的 DMDX 軟件平臺完成認知測驗任務（除一般流體智力外）的編制。所有認知測試都由經過嚴格培訓的主試指導并在計算機上完成。具體測驗如下：工作記憶（working menmory-WM）：包含視空間工作記憶和數字工作記憶兩類測試。其中視空間工作記憶廣度測試在 Hegarty、Shap、Miyake （Hegarty etal., 2000）點矩陣實驗的基礎上進行改編，數字工作記憶廣度測試任務程序與劉昌教授（劉昌， 2004, 南京師大學報， （3）： 81-88）和 Hegarty 等（2000）人的實驗設計相似。兩測試均以廣度、反應均時為測量指標。

長時記憶（long term memory-LTM）：包括詞語再認任務和數字回憶任務。其中詞語再認采用 Tulving等（1989）提出的 R/K 判斷測驗范式（R 為 remember-ing, K 為 knowing），以再認率（%）作為測量指標；數字回憶任務采用中科院心理所李德明所編"基本認知能力測驗"中的"三位數再認",以回憶率（%）為衡量指標。

空間認知能力（spatialcognitiveability-SCA）：本研究將 H.W. Gordon 編制的認知側化測驗（Gordon,1986）進行改編，并選取其中空間定位、三維旋轉和積木連接任務三子測驗對受試者進行測試，分別以以定位均距（mm）、反應均時（ms）錯誤率（%）為測量指標。

言語認知能力（verbal cognitive abilities-VCA）：采用句子理解和言語類比推理兩類測驗。句子理解實驗采用句圖匹配范式（Clark et al., 1972），言語類比推理實驗范式采用 A:B 推出 C:D 的類比推理實驗經典形式。測試均以反應均時（ms）、錯誤率（%）為衡量指標。

中央執行功能（centralexecutivefunction-CEF）：以Miyake 等（2000）人用潛變量分析法將中央執行功能分離為轉換、抑制和刷新三種子成分為理論基礎，本研究對此三種功能進行測驗。抑制功能的測驗參考Nieuwenhuis 等（2000）的范式反向線索任務（anti-cue）改編，刷新任務和轉換任務均根據 Miyake 等（2000）的實驗范式改編。其中抑制、轉換任務測試均以反應均時差（ms）、錯誤率（%）為測量指標，刷新任務以刷新次數為測量指標。

一般流體智力（generalfluidintelligence-GFI）測試采用瑞文標準推理測驗，以測驗粗分作為其衡量指標。

3.2.2DNA 遺傳物質的提取與貯存

在知情同意的原則下，取無菌醫用拭子采集測試者的口腔黏膜組織樣本，采集前，均要求測試者用清水漱口 3~4 次以清理口腔中的食物殘留物等。組織樣品采用 Chelex-100 法提取全基因組 DNA,將提取出的 DNA 稀釋液放置 4℃保存待用或于 -80℃保存。

3.2.3SNP 位點選取與引物設計

根據美國生物信息中心（nationalcenterforbiology,NCBI）提供的相關信息，依據：（1）漢族人群具較高雜合度；（2）具生物學功能或近功能域為原則選擇遺傳標記。最終選取了 DRD4 基因上rs1800955 （-521C/T）（MAF=0.20）和 rs936461（-809G/A）（MAF=0.34）。兩者均位于 DRD4 基因5' 端啟動子區，定位于 -900 到+500 位置的 CpG 島上。

PCR 擴增體系為 5滋L:內含 PCR TaqMix （2伊）2.5滋L、DNA 模板 0.3滋L、25滋mol/L 正反向引物各0.2滋L、ddH2O1.8滋L（表 4）。

3.2.4基因型檢測

采用單鏈構象多態性方法（PCR-SSCP）進行基因分型，取變性劑（95%甲酰胺， 5MEDTA, 少許溴酚藍和二甲苯氰）將 PCR 產物 98℃變性 10 min,迅速冰浴 30 min,使其形成具有相對穩定二級空間構象的單鏈 DNA,上樣至聚丙烯酰胺凝膠中，置于 4℃冰柜中電泳，銀染后通過凝膠成像進行基因分型（楊延桂等， 2011）。最終通過測序確定電泳條帶對應的基因型，近而確定個體基因型。

3.2.5數據分析

根據認知測驗結果統計指標，剔除不合理的認知數據和非漢族個體。對 SNP 位點的 Harder-Weniberg平衡檢驗采用 Finttni 軟件進行（Sasieni,1997）。針對各位點基因多態性與認知能力的相關性分析，采用SPSS 軟件中單因素方差分析。所有陽性結果經過校正且顯著性閾值水平為（p<0.05）。

作者貢獻鄭淑負責本文框架構思，是文章主要撰寫者；池萬余提供數據分析；高曉彩為通訊作者，指導論文撰寫；全體作者都為本文成稿做出貢獻。

致謝

本研究由國家自然科學基金項目（編號：31340028）、教育部人文社會科學研究項目（編號：13YJCZH081）和西北大學研究生自主創新基金資助項目（YZZ13065）共同資助。