研究人员描述了灵长类动物和人类大脑的细微差异

虽然人类和非人类灵长类动物之间的身体差异非常明显，但一项新的研究表明，它们的大脑可能非常相似。然而，最小的变化可能会对发育和精神疾病产生重大影响。

了解使人脑与众不同的分子差异可以帮助研究人员研究其发育过程中的中断。包括威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授安德烈·索萨在内的一个团队最近在《科学》杂志上发表了一项新研究，该研究调查了前额叶皮层细胞的异同。大脑的最前端区域，在高级认知功能中起核心作用的区域-;人类和非人类灵长类动物如黑猩猩、恒河猴和狨猴之间的关系。

这些物种之间的细胞差异可能会阐明它们进化的步骤，以及这些差异如何与人类所见的自闭症和智力障碍等疾病有关。Sousa在威斯康星大学麦迪逊分校的怀斯曼中心研究大脑发育生物学，他决定与耶鲁大学实验室合作研究和分类前额叶皮层的细胞，他在那里担任博士后研究员。

我们正在分析背外侧前额叶皮层，因为它特别有趣。这个皮层区域只存在于灵长类动物中。它不存在于其他物种中。它与高认知方面的几个相关功能有关，如工作记忆。它还与几种神经精神疾病有关。因此，我们决定进行这项研究，以了解人类在这个大脑区域的独特之处。”

AndreSousa，威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授

Sousa和他的实验室从人类、黑猩猩、猕猴和狨猴的组织样本中收集了超过600,000个前额叶皮层细胞的遗传信息。他们分析了这些数据以将细胞分类，并确定不同物种相似细胞的差异。毫不奇怪，绝大多数细胞都相当可比。

“大多数细胞实际上非常相似，因为这些物种在进化上相对接近，”索萨说。

Sousa和他的合作者在前额叶皮层中发现了五种细胞类型，这些细胞类型在所有四种物种中都不存在。他们还发现某些细胞类型的丰度以及物种间相似细胞群的多样性存在差异。当将黑猩猩与人类进行比较时，差异似乎很大——;从他们的外表到他们大脑的能力。但在细胞和基因水平上，至少在前额叶皮层，相似之处很多，而不同之处则少之又少。

“我们的实验室真的很想知道人类大脑的独特之处。显然，从这项研究和我们之前的工作来看，大多数情况实际上是相同的，至少在灵长类动物中是这样，”Sousa说。

研究人员发现的微小差异可能是确定其中一些独特因素的开始，而这些信息可能会导致在分子水平上揭示发育和发育障碍。

“我们想知道在人类和其他灵长类动物进化分裂之后发生了什么，”索萨说。“这个想法是你在一个基因或几个基因中发生了突变，这些基因现在的功能略有不同。但如果这些基因与大脑发育相关，例如，产生了多少特定细胞，或者细胞是如何产生的?连接到其他细胞，它如何影响神经元回路及其生理特性?我们想了解这些差异如何导致大脑的差异，然后导致我们可以在成人身上观察到的差异。

该研究的观察是在大部分发育完成后在成年人的大脑中进行的。这意味着差异可能发生在大脑发育过程中。因此，研究人员的下一步是研究来自发育中的大脑的样本，并将他们的研究范围扩展到前额叶皮层之外，以潜在地找到这些差异的起源地点和时间。希望这些信息将为发展障碍研究奠定更坚实的基础。

“我们能够做非凡的事情，对吧?我们正在研究生命本身、宇宙等等。当你环顾四周时，这真的很独特，”Sousa说，他的团队包括研究生RyanRisgaards和ZacharyGomez-Sanchez、研究实习生DanielleSchmidt和本科生AshwinDebnath和CadeHottman。“如果我们拥有这些独特的能力，那一定是大脑中的某些东西，对吗?大脑中有某种东西可以让我们做所有这些事情，我们真的很想知道它是什么。”