一項新的研究顯示，儘管人類和非人類靈長類動物之間存在著非常明顯的身體差異，但它們的大腦可能非常相似。然而，最小的變化可能會在發育和精神疾病方面產生巨大的差異。

了解使人類大腦與眾不同的分子差異可以幫助科學家研究其發展中的中斷。一項新的研究調查了人類和非人類靈長類動物如黑猩猩、恒河猴和狨猴之間前額葉皮層細胞的差異和相似之處–前額葉皮層是大腦的最前端區域，這個區域在高級認知功能中起著核心作用。

該研究最近發表在《科學》雜誌上，由包括威斯康星大學麥迪遜分校神經科學教授Andre Sousa在內的一個研究小組進行。

這些物種之間的細胞差異可能闡明了它們的進化步驟，以及這些差異如何與人類所見的自閉症和智力障礙等疾病有關。在華盛頓大學麥迪遜分校韋斯曼中心研究大腦發育生物學的索薩決定與他作為博士後研究員工作的耶魯大學實驗室合作，從研究和分類前額葉皮質的細胞開始。

研究人員分析了來自四種密切相關的靈長類動物的前額皮層細胞（每個大腦中的陰影區域）的遺傳物質，以描述細胞類型和遺傳學方面的微妙差異。圖像來源：威斯康星大學麥迪遜分校

“我們正在對背外側前額葉皮層進行分析，因為它特別有趣。這個皮層區域只存在於靈長類動物中。它不存在於其他物種中，”Sousa說。”它與高度認知方面的幾個相關功能有關，如工作記憶。它也被牽涉到一些神經精神疾病中。因此，我們決定做這項研究，以了解人類在這個大腦區域的獨特之處。”

Sousa和他的實驗室從人類、黑猩猩、獼猴和狨猴的組織樣本中收集了60多萬個前額皮質細胞的遺傳信息。他們分析了這些數據，將細胞分為不同的類型，並確定不同物種間類似細胞的差異。不出所料，絕大部分的細胞是相當類似的，因為這些物種在進化上相對接近。

安德烈-索薩

索薩和他的合作者在前額葉皮層中發現了五種在所有四個物種中都不存在的細胞類型。他們還發現某些細胞類型的豐度存在差異，以及不同物種間類似細胞群的多樣性。當比較黑猩猩和人類時，差異似乎很大–從他們的身體外觀到他們的大腦能力。但是在細胞和基因水平上，至少在前額葉皮層中，相似之處很多，而不同之處則很少。

“我們的實驗室真的想知道人類的大腦有什麼獨特之處。顯然，從這項研究和我們以前的工作來看，它的大部分實際上是相同的，至少在靈長類動物中是如此，”Sousa說。

研究人員發現的細微差異可能是確定其中一些獨特因素的開始，而這些信息可能導致在分子水平上對發育和發育障礙的啟示。

“我們想知道在人類和其他靈長類動物之間的進化分裂之後發生了什麼，”Sousa說。”這個想法是在一個基因或幾個基因中發生了突變，這些基因現在的功能略有不同。但是，如果這些基因與大腦發育有關，例如，某種細胞產生的數量，或細胞與其他細胞的連接方式，它是如何影響神經元迴路和它們的生理特性？我們想了解這些差異如何導致大腦中的差異，然後導致我們可以在成年人身上觀察到的差異”。

該研究的觀察是在成年人的大腦中進行的，在大部分發育完成之後。這意味著，這些差異可能是在大腦發育過程中發生的。因此，研究人員的下一步是研究發育中的大腦樣本，並將他們的調查範圍擴大到前額葉皮層之外，以便有可能找到這些差異的起源地和時間。希望這些信息將導致一個更強大的基礎，在此基礎上進行發育障礙研究。