雖然人類和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物之間的身體差異非常明顯，但一項(xiàng)新研究表明它們的大腦可能非常相似。然而，最小的變化可能會(huì)對(duì)發(fā)育和精神疾病產(chǎn)生巨大的影響。
了解使人腦與眾不同的分子差異可以幫助研究人員研究其發(fā)育過程中的中斷。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校神經(jīng)科學(xué)教授 Andre Sousa 等團(tuán)隊(duì)最近在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究調(diào)查了前額葉皮層細(xì)胞的差異和相似之處，前額葉皮層是大腦的最前端區(qū)域，該區(qū)域起著中樞作用在高級(jí)認(rèn)知功能中的作用——在人類和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物(如黑猩猩、恒河猴和狨猴)之間。
這些物種之間的細(xì)胞差異可能會(huì)闡明它們進(jìn)化的步驟，以及這些差異如何與人類所見的自閉癥和智力障礙等疾病有關(guān)。Sousa 在威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的懷斯曼中心研究大腦的發(fā)育生物學(xué)，他決定與耶魯大學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作，首先研究和分類前額葉皮層的細(xì)胞，他在那里擔(dān)任博士后研究員。
“我們正在分析背外側(cè)前額葉皮層，因?yàn)樗貏e有趣。這個(gè)皮層區(qū)域只存在于靈長(zhǎng)類動(dòng)物中。它不存在于其他物種中，”Sousa 說。“它與高認(rèn)知方面的幾個(gè)相關(guān)功能有關(guān)，比如工作記憶。它還與幾種神經(jīng)精神疾病有關(guān)。因此，我們決定進(jìn)行這項(xiàng)研究，以了解人類在這個(gè)大腦區(qū)域的獨(dú)特之處。”
Sousa 和他的實(shí)驗(yàn)室從人類、黑猩猩、獼猴和狨猴的組織樣本中收集了超過 600,000 個(gè)前額葉皮層細(xì)胞的遺傳信息。他們分析了這些數(shù)據(jù)，將細(xì)胞分類并確定不同物種間相似細(xì)胞的差異。不出所料，絕大多數(shù)細(xì)胞都具有相當(dāng)?shù)目杀刃浴?/p>
“大多數(shù)細(xì)胞實(shí)際上非常相似，因?yàn)檫@些物種在進(jìn)化上相對(duì)接近，”Sousa 說。
Sousa 和他的合作者在前額葉皮層中發(fā)現(xiàn)了五種細(xì)胞類型，這些細(xì)胞類型在所有四種物種中都不存在。他們還發(fā)現(xiàn)了某些細(xì)胞類型的豐度差異以及跨物種的相似細(xì)胞群之間的多樣性。將黑猩猩與人類進(jìn)行比較時(shí)，兩者之間的差異似乎是巨大的——從它們的外貌到大腦的功能。但在細(xì)胞和遺傳水平上，至少在前額葉皮層，相似之處很多，不同之處很少。
“我們的實(shí)驗(yàn)室真的很想知道人腦的獨(dú)特之處。顯然，從這項(xiàng)研究和我們之前的工作來看，大部分實(shí)際上是相同的，至少在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中是這樣，”Sousa 說。
研究人員發(fā)現(xiàn)的細(xì)微差異可能是確定其中一些獨(dú)特因素的開始，這些信息可能會(huì)導(dǎo)致在分子水平上揭示發(fā)育和發(fā)育障礙。
“我們想知道人類和其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物在進(jìn)化分裂之后發(fā)生了什么，”索薩說。“這個(gè)想法是你在一個(gè)基因或幾個(gè)基因中發(fā)生突變，這些基因現(xiàn)在的功能略有不同。但如果這些基因與大腦發(fā)育相關(guān)，例如，產(chǎn)生了多少特定細(xì)胞，或者細(xì)胞如何連接到其他細(xì)胞，它如何影響神經(jīng)元回路及其生理特性?我們想了解這些差異如何導(dǎo)致大腦差異，然后導(dǎo)致我們可以在成人身上觀察到的差異。”
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