耶魯科學家找到了人類大腦前額葉皮層區域的獨有特徵

在 2022 年 8 月 25 日發表於《科學》雜誌上的一篇論文中,耶魯大學研究人員詳細介紹了人類大腦前額葉皮層的獨有特徵。據悉,背外側前額葉皮層(dlPFC)是靈長類動物獨有的大腦區域,其在高階認知能力方面起到了重要的作用。而藉助單細胞 RNA 測序技術,研究人員分析了從成人、黑猩猩、獼猴、以及狨猴身上收集的數十萬個 dlPFC 細胞中的基因表達水平。

耶魯科學家找到了人類大腦前額葉皮層區域的獨有特徵

截圖(來自:Science)

論文資深作者、耶魯大學 Harvey & Kate Cushing 神經學教授、兼比較醫學 / 遺傳學 / 精神病學教授 Nenad Sestan 表示:

儘管當下我們將背外側前額葉皮層(dlPFC)視作人類身份的核心組成部分,但仍不清楚它為何被人類所獨有、並將我們與其它靈長類動物區分開來。

好消息是,現在我們已經知悉了更多線索。為了回答這個問題,科學家們首先遍歷了在人類或其它分析過的非人類靈長類物種中,是否也存在任何獨特的細胞類型。

在對具有相似表達譜的細胞進行分組后,研究人員發現了 109 種共享的靈長類細胞類型、且其中有五種並非所有物種所共有。

其中包括一種僅存在於人類身上的小膠質細胞 / 大腦特異性免疫細胞,以及僅由人類和黑猩猩共享的另一種細胞。

深入了解后,可以確定這種具有人類特異性的小膠質細胞類型,存在於物種的整個發育和成年期 —— 表明這些細胞在維持大腦、而不是對抗疾病方面發揮了作用。

Nenad Sestan 教授補充道,與其他靈長類動物相比,人類生活在一個非常不同的環境中,有着獨特的生活方式和神經膠質細胞。

其中包括的小膠質細胞,對上述差異非常敏感 —— 意味着該細胞類型可能代表了對環境的免疫反應。

此外在對小膠質細胞基因表達的分析中,耶魯科學家還發現了另一個人類特有的驚喜,那就是 FOXP2 基因的存在。

這一發現引起了研究人員的極大興趣,因為 FOXP2 的變體與言語運動障礙有關 —— 這是一種讓患者難以產生言語的疾病。

另有研究表明,FOXP2 與其它神經精神類疾病有關 —— 比如自閉症、精神分裂症和癲癇。

Sestan 及其同事指出,在一部分興奮性神經元中,該基因表現出了靈長類動物的特異性表達、但又在小膠質細胞中表現出了人類的特異性表達。

該實驗室的博士后助理兼研究合著者 Shaojie Ma 總結道:

幾十年來,FOXP2 引起了科學家們的濃厚興趣,但我們遲遲沒有知曉它是如何讓人類具有這種區別於其它靈長類動物的獨特性的。

我們對 FOXP2 的新發現感到異常興奮,因其開闢了語言和疾病研究的新方向。

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