海德堡的科學(xué)家揭示了控制人類小腦和其他哺乳動(dòng)物中各種細(xì)胞類型形成的遺傳機(jī)制。
人類更高認(rèn)知能力的進(jìn)步主要與新皮質(zhì)的生長(zhǎng)有關(guān)，新皮質(zhì)是有意識(shí)思維、運(yùn)動(dòng)和感官知覺(jué)的關(guān)鍵大腦區(qū)域。然而，海德堡大學(xué)分子生物學(xué)中心的 Henrik Kaessmann 教授解釋說(shuō)，研究人員越來(lái)越多地意識(shí)到，“小腦”或小腦在進(jìn)化過(guò)程中也在不斷擴(kuò)大，并且可能有助于賦予人類獨(dú)特的能力。
他的研究團(tuán)隊(duì)與海德堡霍普兒童癌癥中心的 Stefan Pfister 教授博士一起繪制了人類、小鼠和負(fù)鼠小腦細(xì)胞發(fā)育的全面遺傳圖譜。這些數(shù)據(jù)的比較揭示了哺乳動(dòng)物 1.6 億年進(jìn)化過(guò)程中小腦發(fā)育的祖先和物種特異性細(xì)胞和分子特征。
“盡管小腦(位于顱骨后部的結(jié)構(gòu))包含整個(gè)人腦中約 80% 的神經(jīng)元，但長(zhǎng)期以來(lái)，它被認(rèn)為是一個(gè)具有相當(dāng)簡(jiǎn)單細(xì)胞結(jié)構(gòu)的大腦區(qū)域，”Kaessmann 教授解釋道。然而，分子生物學(xué)家表示，近年來(lái)，越來(lái)越多的證據(jù)表明這種結(jié)構(gòu)存在明顯的異質(zhì)性。
人類、小鼠和負(fù)鼠小腦細(xì)胞發(fā)育的遺傳圖譜揭示了小腦發(fā)育的祖先和物種特異性細(xì)胞和分子特征。圖片來(lái)源：馬里·塞普
海德堡研究人員現(xiàn)已對(duì)人類、小鼠和負(fù)鼠正在發(fā)育的小腦中的所有細(xì)胞類型進(jìn)行了系統(tǒng)分類。為此，他們首先使用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)從近 400,000 個(gè)單個(gè)細(xì)胞中收集了分子譜。他們還采用了能夠?qū)?xì)胞類型進(jìn)行空間映射的程序。
浦肯野細(xì)胞和認(rèn)知功能
根據(jù)這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們指出，在人類小腦中，浦肯野細(xì)胞(小腦中具有關(guān)鍵功能的大型復(fù)雜神經(jīng)元)的比例幾乎是胎兒發(fā)育早期階段小鼠和負(fù)鼠的兩倍。這種增加主要是由浦肯野細(xì)胞的特定亞型驅(qū)動(dòng)的，這些亞型首先在發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生，并可能與成熟大腦中參與認(rèn)知功能的新皮質(zhì)區(qū)域進(jìn)行通信。
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