作者：刘永珍 北京市海淀医院
为了确定活动依赖性基因表达是否与运动功能改善相关，我们使用了先前发表的研究的数据，这些研究测试了中风后功能性运动恢复中的 CCR5 和 CREB 信号传导。将每种不同条件下获得的行为得分与该条件下不同活动依赖性基因集的归一化富集得分与幼稚状态相比进行绘制。使用线性回归模型来确定观察到的行为评分与作为预测变量的不同活动依赖性基因集的富集之间的关系。
我们发现数据集中 72% 的方差可以由模型解释，表明运动缺陷的增加与活动依赖性基因表达的较低或负富集相关。总之，我们表明，中风后 IEG 差异富集，所有其他活动依赖性基因组下调。然而，在运动恢复增强的条件下，我们发现中风后许多活动依赖性基因集的富集增加，比对照进一步增强。
考虑到中风后活性依赖性基因集在恢复条件下的富集差异，我们询问这些表达谱是否足够独特以预测恢复。我们对正常和中风后条件下表达的各种活动依赖性基因集训练随机森林分类器，并测试分类器是否可以预测样本类型。
预测模型在急性期与慢性期的不同表现
· 急性中风： 在急性中风中，性能最高的分类器预测误差很低，准确度高，证明活性依赖基因的富集在运动恢复过程中具有独特的表达。其性能优于基于炎症基因的模型和大多数临床模型。
· 慢性中风： 相反，所有分类器在慢性中风中都表现不佳，预测错误率很高。这表明，对活动依赖性基因进行训练的分类器对于慢性中风患者运动控制恢复的预测效果不佳。
为了确定运动恢复条件下表达的转录程序，我们测量了运动功能增强的动物皮质神经元中的基因表达。我们发现，神经元富含活动依赖性基因，这些基因在正常动物受到新刺激时表达，或者参与新记忆形成的神经元。通过监督分类和无监督生成模型，我们表明这些依赖于活动的程序是高度丰富的，并且可以预测恢复。
许多这些活性依赖性基因形成强大的共表达网络，映射到支持神经元发育和树突信号传导的多个生物过程。在基因调控水平上，支持活动依赖性基因转录的转录因子共表达模块（调节子）在运动恢复条件下表达。
来自患有运动缺陷的动物的神经元，未经治疗，在急性和慢性中风中也共同表达活动依赖性基因，但其表达存在关键差异。
· 急性中风（未治疗）： 表达较小的共表达程序，调节活性依赖性基因表达的转录程序受到抑制。
· 慢性中风（未治疗）： 则表达扩展的程序。慢性中风中活动依赖性程序的表达表明内源可塑性的自发重新布线，这是运动恢复不完全或补偿形式的基础。可以推断，这些程序不够强大，不足以诱导像基因扰动组那样的功能恢复。
