海德堡的科學(xué)家揭示了控制人類小腦和其他哺乳動物中各種細胞類型形成的遺傳機制。
人類更高認知能力的進步主要與新皮質(zhì)的生長有關(guān)，新皮質(zhì)是有意識思維、運動和感官知覺的關(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，研究人員越來越多地意識到，“小腦”或小腦在進化過程中也在不斷擴大，并且可能有助于賦予人類獨特的能力。
他的研究團隊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、小鼠和負鼠小腦細胞發(fā)育的全面遺傳圖譜。這些數(shù)據(jù)的比較揭示了哺乳動物 1.6 億年進化過程中小腦發(fā)育的祖先和物種特異性細胞和分子特征。
“盡管小腦(位于顱骨后部的結(jié)構(gòu))包含整個人腦中約 80% 的神經(jīng)元，但長期以來，它被認為是一個具有相當(dāng)簡單細胞結(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，越來越多的證據(jù)表明這種結(jié)構(gòu)存在明顯的異質(zhì)性。
人類、小鼠和負鼠小腦細胞發(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胞和分子特征。圖片來源：馬里·塞普
海德堡研究人員現(xiàn)已對人類、小鼠和負鼠正在發(fā)育的小腦中的所有細胞類型進行了系統(tǒng)分類。為此，他們首先使用單細胞測序技術(shù)從近 400,000 個單個細胞中收集了分子譜。他們還采用了能夠?qū)毎愋瓦M行空間映射的程序。
浦肯野細胞和認知功能
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鼠的兩倍。這種增加主要是由浦肯野細胞的特定亞型驅(qū)動的，這些亞型首先在發(fā)育過程中產(chǎn)生，并可能與成熟大腦中參與認知功能的新皮質(zhì)區(qū)域進行通信。
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