原標(biāo)題:跨物種研究揭示人腦演化新線索
日前,中國科學(xué)院自動化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)外多個科研機(jī)構(gòu),發(fā)布了迄今為止最精細(xì)的黑猩猩腦圖譜——黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜,這一成果不僅為比較神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的研究提供了重要工具,也為理解人腦的演化提供了新視角。
黑猩猩是人類最親近的靈長類“親戚”之一。盡管黑猩猩的大腦大小只有人類的1/3左右,但它們在神經(jīng)解剖學(xué)和認(rèn)知功能上展現(xiàn)出許多相似之處,包括社會行為、工作記憶和工具使用。這些相似性使得黑猩猩成為理解人類演化的關(guān)鍵比較對象。
當(dāng)前,跨物種神經(jīng)科學(xué)研究面臨的一個主要挑戰(zhàn)是缺乏具有生物學(xué)意義的標(biāo)準(zhǔn)化腦部參考系統(tǒng)。以往的比較分析嘗試通過細(xì)胞構(gòu)筑、髓鞘配布、宏觀解剖、功能連接模式、功能激活或這些特征的組合來定義物種間的同源大腦皮層區(qū)域,但由于構(gòu)建這些圖譜所使用的模態(tài)和尺度不一致,跨物種的直接比較十分困難。
針對這一難題,研究團(tuán)隊基于先前提出的利用腦連接信息繪制腦圖譜的基本思想,成功繪制出黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜。研究團(tuán)隊利用這一圖譜重建了同源白質(zhì)纖維束,為人類和黑猩猩構(gòu)建了連接指紋圖,為在亞區(qū)級別進(jìn)行細(xì)粒度的跨物種腦連接差異分析以及識別相關(guān)的白質(zhì)束提供了可能。研究團(tuán)隊進(jìn)一步檢查了每個物種腦連接模式的廣泛側(cè)化,將這些模式與物種間連接性差異的關(guān)系對齊到一個共同的空間中,由此順利識別出與物種間連接性差異相關(guān)的基因及其表達(dá)模式。
研究結(jié)果表明,黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜揭示了與人類大腦皮層顯著不同的連接模式,特別是在外側(cè)顳葉和背外側(cè)前額葉皮層。這些差異與大腦皮層擴(kuò)張的模式不同,表明大腦皮層演化中的連接性變化可能比之前認(rèn)為的更為復(fù)雜和微妙。
此次發(fā)布的黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜呈現(xiàn)了黑猩猩腦部的詳細(xì)地圖,將成為神經(jīng)科學(xué)研究的重要資源,并為揭示人類大腦獨(dú)特性提供新線索。該研究通過將神經(jīng)影像數(shù)據(jù)與遺傳數(shù)據(jù)相結(jié)合,為人類認(rèn)知能力演化的物種特異性差異提供了潛在的基因表達(dá)相關(guān)性。(記者齊芳、崔興毅)