灵长类动物的大脑之间的差异很小,但意义重大

虽然人类和非人类灵长类动物之间的生理差异是截然不同的,一项新的研究显示他们的大脑可能会非常相似。然而,最小的变化可能使大发展的差异和精神疾病。

理解人类大脑的分子差异明显的中断可以帮助研究人员研究的发展。一项新的研究中,最近在《科学》杂志上发表的一个团队包括大学麦迪逊分校的神经科学教授安德烈·苏萨调查前额叶皮层细胞的差异和相似之处——frontmost地区的大脑,一个高等的认知功能中扮演着中心角色——人类和非人类的灵长类动物,如黑猩猩之间,恒河猴和狨猴。

细胞之间的差异这些物种可能照射在他们的进化步骤和如何与这些差异障碍,如自闭症和智障,在人身上发现过。苏萨,威斯康辛大学麦迪逊分校研究大脑的发育生物学的魏斯曼中心,决定开始学习和分类的前额叶皮层细胞与耶鲁大学合作实验室做博士后。

“我们正在分析背外侧前额叶皮层,因为它是特别有趣的。这只存在于灵长类动物大脑皮层区域。它不存在于其他物种,”苏萨说。“这是与几个相关函数在高认知方面,如工作记忆。它也牵涉到一些神经精神障碍。所以,我们决定做这个研究了解对人类大脑区域中是独一无二的。”

苏萨和他的实验室收集从超过600000的前额叶皮层细胞遗传信息从人类组织样本,黑猩猩、猕猴和狨猴。他们分析了数据分类细胞类型并确定跨物种的差异相似的细胞。意料之中的是,绝大多数细胞相当类似。

“大多数细胞实际上是非常相似的,因为这些物种相对密切的进化,”苏萨说。

苏萨和他的同事发现了五的前额叶皮层细胞没有出现在所有四个物种的。他们还发现某些细胞类型的abundancies差异以及跨物种多样性在相似的细胞群。当比较黑猩猩和人类的区别看起来巨大的,从他们的外貌到他们的大脑的功能。但在细胞和基因水平,至少在前额叶皮层,相似之处很多,抽出的异同。

“我们实验室真的想知道什么是独特的人类大脑。显然从这项研究和我们之前的工作,大部分其实是一样的,至少在灵长类动物,”苏萨说。

研究人员发现的微小差异可能一开始确定其中的一些独特的因素,这可能导致信息披露的有关分子水平发展和发育障碍。

“我们想知道之后发生了什么人类和其他灵长类动物之间的进化分歧,”苏萨说。“我们的想法是有基因的突变或在一些基因,这些基因有不同的功能。但是如果这些基因与大脑发育有关,例如,有多少的某些细胞产生,或如何连接到其他细胞,细胞是如何影响神经通路和他们的生理属性?我们想了解这些差异导致大脑,然后导致差异的差异我们可以观察成人。”

这项研究的观察是在成人的大脑,大部分开发完成后。这意味着分歧可能发生在大脑的发展。所以,研究者的下一步是开发大脑的研究样本和扩展他们的调查过去的前额叶皮层可能发现何时何地这些差异的起源。希望这些信息将导致一种更健壮的基础奠定发展障碍研究之上。

“我们能够做出不平凡的事情,对吧?我们正在研究生命、宇宙和更多。这是非常独特的,当你环顾四周,“苏萨说,他的团队包括研究生Ryan Risgaards扎贾里Gomez-Sanchez研究实习生丹尼尔·施密特和本科生Ashwin Debnath和凯德Hottman。“如果我们有这些独特的能力,它必须是在大脑的东西,对吧?大脑中有一些,让我们做的,我们真正感兴趣的知道它是什么。”

参考:马,Skarica M,李问,等。分子和细胞进化的灵长类动物背外侧前额叶皮层。科学。2022,377 (6614):eabo7257。doi:10.1126 / science.abo7257

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