研究显示灵长类动物人类猿类和猴子的大脑之间的差异很小但很重要

麦迪逊--虽然人类和非人类灵长类动物之间的身体差异相当明显，但一项新的研究显示，它们的大脑可能非常相似。然而，最小的变化可能会在发育和精神障碍方面产生巨大的差异。

了解使人类大脑与众不同的分子差异可以帮助研究人员研究其发展中的中断。包括威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授Andre Sousa在内的一个团队最近在《科学》杂志上发表的一项新研究，调查了人类和非人类灵长类动物如黑猩猩、恒河猴和狨猴之间前额皮层--大脑最前端的区域，一个在高级认知功能中起核心作用的区域--细胞的差异和相似之处。

这些物种之间的细胞差异可能会阐明它们的进化步骤，以及这些差异如何与人类看到的自闭症和智力障碍等疾病有关。在华盛顿大学麦迪逊分校韦斯曼中心研究大脑发育生物学的索萨，决定与他作为博士后研究员工作的耶鲁大学实验室合作，从研究和分类前额叶皮质的细胞开始。

"我们正在对背外侧前额叶皮层进行分析，因为它特别有趣。这个皮质区域只存在于灵长类动物中。它不存在于其他物种中，"Sousa说。"它与高度认知方面的几个相关功能有关，如工作记忆。它也被牵涉到一些神经精神疾病中。因此，我们决定做这项研究，以了解人类在这一大脑区域的独特之处。"

索萨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60万个前额叶皮层细胞的遗传信息。他们分析了这些数据，将细胞分为不同的类型，并确定不同物种间类似细胞的差异。不出所料，绝大多数的细胞是相当可比的。

"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，"Sousa说。

索萨和他的合作者在前额叶皮层中发现了五种在所有四个物种中都不存在的细胞类型。他们还发现某些细胞类型的丰度存在差异，以及不同物种间类似细胞群的多样性。当比较黑猩猩和人类时，差异似乎很大--从他们的身体外观到他们大脑的能力。但在细胞和基因水平上，至少在前额叶皮层中，相似之处很多，而不同之处却不多。

"我们的实验室真的想知道人类的大脑有什么独特之处。显然，从这项研究和我们以前的工作来看，它的大部分实际上是相同的，至少在灵长类动物中是如此，"索萨说。

研究人员发现的细微差异可能是确定其中一些独特因素的开始，而这些信息可能导致在分子水平上对发育和发育障碍的启示。

"我们想知道在人类和其他灵长类动物之间的进化分裂之后发生了什么，"索萨说。"我们的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。但是，如果这些基因与大脑发育有关，例如，某种细胞产生的数量，或细胞与其他细胞的连接方式，它是如何影响神经元回路和它们的生理特性?我们想了解这些差异如何导致大脑中的差异，然后导致我们可以在成年人身上观察到的差异"。

该研究的观察是在成年人的大脑中进行的，在大部分发育完成之后。这意味着这些差异可能是在大脑发育过程中发生的。因此，研究人员的下一步是研究发育中的大脑样本，并将他们的调查范围扩大到前额叶皮层以外，以便有可能找到这些差异产生的地点和时间。希望这些信息能够为发育障碍的研究打下更坚实的基础。

"我们能够做非凡的事情，对吗?我们正在研究生命本身，研究宇宙，以及如此多的东西。而当你环顾四周时，这真的很独特。"索萨说，他的团队包括研究生瑞安-里斯加兹和扎卡里-戈麦斯-桑切斯，研究实习生丹尼尔-施密特，以及本科生阿什温-德布纳特和凯德-霍特曼。"如果我们有这些独特的能力，它一定是大脑中的某些东西，对吗?大脑中有一些东西使我们能够做到这一切，我们真的很想知道它是什么。"