《Nature》首次从细胞水平发现众多人类大脑特有的特征

　　由德克萨斯大学西南医学中心的一个研究小组领导的研究人员已经确定了大脑的细胞和分子特征，这些特征将现代人与他们最近的灵长类亲戚和古代人类祖先区分开来。这一发现发表在《Nature》杂志上，为人类大脑进化提供了新的见解。

　　

“大多数关于人类大脑的进化研究都集中在神经元上，因为这种细胞类型被认为与我们的智力和增强的认知能力有关。这项研究让我们重新认识了参与大脑功能的其他细胞，以及它们在提高认知能力和我们对许多认知疾病的易感性方面所起的作用，”研究负责人、神经科学教授、德克萨斯大学西南分校小彼得·奥唐纳脑研究所成员Genevieve Konopka博士说。

Konopka博士解释说，自古以来，人们一直好奇是什么赋予了人类其他动物所没有的能力，比如说话和语言。之前的一系列研究试图通过检查大脑解剖学或对整个大脑或部分进行遗传或分子研究来回答这个问题，这些实验一次可以提供数千个细胞的视图。

Konopka博士和她的同事们推测，从细胞水平上观察大脑特征可以收集到更多信息，这一壮举只有在最近的技术进步下才有可能实现。在这项研究中，Konopka实验室的研究人员，包括第一作者和奥唐奈脑研究所神经科学家训练项目研究员Emre Caglayan学士，以及乔治华盛顿大学、埃默里大学和加州大学圣巴巴拉分校的同事们，专注于后扣带皮层的Brodmann区23 (BA23)。BA23也是默认模式网络的一部分，默认模式网络是大脑处于清醒休息状态时保持活跃的区域的相互连接的复合体，与精神分裂症有关。

研究人员没有将BA23作为一个整体来研究，而是使用了一种相对较新的技术，称为单核RNA测序，通过比较来自人类、黑猩猩和恒河猴的样本，来研究构成这一区域的细胞类型。他们发现，与非人类灵长类动物相比，人类的少突胶质细胞祖细胞(OPCs)的比例要大得多，OPCs是一种已知为神经元提供支持和绝缘的细胞的前体，并且越来越多地参与调节大脑回路。此外，兴奋性神经元的两种亚型——通过电脉冲共享信息——在人类中显示出FOXP2基因的表达增加，FOXP2是一种与大脑发育有关的语言和语言的蛋白质。

在另一项实验中，研究人员将现代人的DNA与古代人类亲戚尼安德特人和丹尼索瓦人的DNA进行了比较。他们不仅研究了它们遗传密码的差异，还研究了这些差异是否发生在细胞机制调节基因表达的基因组区域。他们的研究发现了几十个在人类和他们的古代亲戚之间功能不同的基因，特别是在BA23上层的兴奋性神经元中，这可以在未来的研究中为人类大脑的进化提供额外的见解。

Konopka博士说，这些发现为理解人类大脑如何发展出其独特的能力提供了路线图，这些能力使人类有别于其他物种。