人腦神經(jīng)元發(fā)育速度更慢

科技日報(bào)北京10月16日電(記者張夢然)英國《自然》雜志16日發(fā)表的一項(xiàng)腦科學(xué)研究，瑞士科學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告了對人腦發(fā)育以及該過程與其它大猿腦發(fā)育差異的最新認(rèn)識。最新研究揭示了人類所特有的腦發(fā)育特征，并描述了這些過程與其它靈長類腦發(fā)育的分化，破解了人們對這一發(fā)育過程的理解難題。

巨大的腦部是人類的典型特征。人類的腦可以算是動物王國里眾多組織中最復(fù)雜的器官，甚至部分科學(xué)家宣稱大腦是已知最復(fù)雜的物體。

實(shí)際上，人類腦部相當(dāng)多區(qū)域原本具有與我們的靈長類動物親屬非常相似的分子特征，但是，人類從黑猩猩和其它大猿分化以來，人腦發(fā)生了巨大的變化。不過，這種分化背后的遺傳和發(fā)育過程，一直以來都未得到充分理解。

研究人腦的科學(xué)家認(rèn)為，用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞培育而成的腦類器官(大腦樣組織)，為實(shí)驗(yàn)室的腦發(fā)育演化研究提供了可能。

鑒于此，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家芭芭拉·特魯特雷恩及其同事，通過多能干細(xì)胞的發(fā)育過程對人干細(xì)胞來源的腦類器官進(jìn)行了為期4個月的研究，試圖發(fā)現(xiàn)人特異性基因調(diào)控變化。

研究團(tuán)隊(duì)隨后又研究了黑猩猩和獼猴的腦類器官，進(jìn)而理解人的類器官發(fā)育有哪些不同。

在相同的發(fā)育節(jié)點(diǎn)上，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在大猩猩和獼猴的類器官中，可以觀察到比人的類器官中更為顯著的皮質(zhì)神經(jīng)元特異性。這表明人類的神經(jīng)元發(fā)育比另外兩種靈長類動物的速度要慢。

研究人員認(rèn)為，他們的數(shù)據(jù)為進(jìn)一步認(rèn)識人類和黑猩猩腦發(fā)育的不同基因調(diào)控機(jī)制提供了資源。

人類大腦和顱骨獨(dú)立發(fā)育

科技日報(bào)北京10月16日電(記者顧鋼)人類的大腦約為猿的3倍，這不完全是因?yàn)槿四X與猿腦結(jié)構(gòu)進(jìn)化不同所致，例如，人會說話或制作工具。正如蘇黎士大學(xué)人類學(xué)家最新研究表明的那樣，人腦在進(jìn)化過程中的這些變化與顱骨的變化沒有相互關(guān)系，而是獨(dú)立發(fā)育。

研究人員一直在研究人類大腦和顱骨之間的關(guān)系，以及它們在人類進(jìn)化過程中如何相互作用。人的大腦就像水族館中的魚一樣漂浮在充滿液體的顱骨中，并幾乎完全充滿。大腦是中樞神經(jīng)中最大和最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也是調(diào)節(jié)人機(jī)體功能的器官，是意識、精神、語言、學(xué)習(xí)、記憶和智能等高級神經(jīng)活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。大腦半球表面呈現(xiàn)不同的溝或裂。溝裂之間隆起的部分叫腦回?？茖W(xué)家希望通過人與黑猩猩的對比研究，找到大腦與顱骨之間的關(guān)系。

瑞士蘇黎士大學(xué)人類學(xué)研究所的何塞·沃倫用計(jì)算機(jī)斷層掃描和核磁共振來分析人和黑猩猩的成像數(shù)據(jù)。兩種成像技術(shù)的結(jié)合，使他能夠一方面量化大腦溝裂與腦回體之間的空間關(guān)系，另一方面量化顱骨縫隙之間的空間關(guān)系。分析結(jié)果表明，人腦和顱骨結(jié)構(gòu)之間的特征空間關(guān)系與黑猩猩的特征空間關(guān)系明顯不同。人類在進(jìn)化過程中，大腦和顱骨同時(shí)進(jìn)化，但彼此基本獨(dú)立。

進(jìn)一步的研究顯示，人類與復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，例如語言、社交行為、思維方式或手動敏捷度相關(guān)的大腦結(jié)構(gòu)在進(jìn)化過程中已顯著變化，這在人類特征性的額葉變化中變得非常明顯。但是大腦內(nèi)部的這種重組，對平行于顱骨的重塑沒有影響。研究發(fā)現(xiàn)起決定性的是兩條腿直立行走，為了改善頭部在脊柱上的平衡，在人類進(jìn)化的過程中，顱骨底部的脊髓開口已經(jīng)向前移動。諸如此類的顱骨變化對大腦結(jié)構(gòu)的發(fā)育沒有影響，而步態(tài)直立對人類大腦結(jié)構(gòu)變化起到了關(guān)鍵作用，這也是人類進(jìn)化過程中與黑猩猩的最大不同。