類器官研究確定了參與人類大腦擴(kuò)張的因素

是什么讓我們成為人類?根據(jù)神經(jīng)生物學(xué)家的說法，它是我們的新皮質(zhì)。大腦的外層富含神經(jīng)元，讓我們能夠進(jìn)行抽象思維、創(chuàng)造藝術(shù)和講復(fù)雜的語言。德累斯頓工業(yè)大學(xué)德累斯頓再生治療中心 (CRTD) 的 Mareike Albert 博士領(lǐng)導(dǎo)的一個國際團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了一個可能有助于人類新皮質(zhì)擴(kuò)張的新因素。該研究發(fā)表在EMBO 雜志上。

新皮質(zhì)是大腦特有的折疊外層，類似于核桃。它負(fù)責(zé)更高的認(rèn)知功能。 CRTD 研究組組長艾伯特博士說：“新皮質(zhì)是大腦最新進(jìn)化的部分。” “所有哺乳動物都有新皮質(zhì)，但其大小和復(fù)雜性各不相同。人類和靈長類動物的新皮質(zhì)有褶皺，而小鼠的新皮質(zhì)完全光滑，沒有任何折痕。”

人腦的褶皺特征增加了新皮質(zhì)的表面積。人類新皮質(zhì)有更多數(shù)量的神經(jīng)元來支持復(fù)雜的認(rèn)知功能。

驅(qū)動新皮質(zhì)進(jìn)化的分子機(jī)制仍然很大程度上未知。 “哪些基因?qū)е滦缕べ|(zhì)大小的物種間差異?哪些因素導(dǎo)致人類大腦擴(kuò)張?回答這些問題對于了解人類大腦發(fā)育和潛在解決心理健康障礙至關(guān)重要，”阿爾伯特博士解釋道。

大腦類器官的力量

為了尋找影響大腦擴(kuò)張的因素，阿爾伯特研究小組比較了小鼠和人類發(fā)育中的大腦。 “與靈長類動物相比，小鼠的干細(xì)胞分裂較少，產(chǎn)生的神經(jīng)元也較少。而另一方面，人類在發(fā)育中的大腦中擁有大量的干細(xì)胞。這種高度擴(kuò)展的干細(xì)胞庫是神經(jīng)元數(shù)量和大腦大小的增加，”阿爾伯特博士解釋道。

研究小組發(fā)現(xiàn)了一種存在于人類但不存在于小鼠體內(nèi)的因子。研究小組利用 3D 細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)測試了新發(fā)現(xiàn)的因子是否會影響新皮質(zhì)的擴(kuò)張。 “得益于2012年諾貝爾獎獲得者的研究，可以將任何細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞。然后，這樣的干細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化為類似于器官的三維組織，例如大腦。人類干細(xì)胞使得直接研究人體組織的發(fā)育和疾病成為可能。”Albert 博士解釋道。

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