近期，中國科學(xué)院自動化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究團隊聯(lián)合國內(nèi)外科研機構(gòu)，發(fā)布了迄今為止最精細的黑猩猩腦圖譜——黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜（ChimpBNA）。這一成果為比較神經(jīng)科學(xué)研究提供了重要工具，并為探討人腦演化提供了新視角。
黑猩猩是人類最親近的靈長類親戚之一，與人類共享約600萬至800萬年前的共同祖先。盡管黑猩猩的大腦體積只有人類的三分之一左右，但它們在神經(jīng)解剖學(xué)和認知功能方面展現(xiàn)出較多相似之處，包括社會行為、工作記憶和工具使用。這些相似性使黑猩猩成為研究人類演化的關(guān)鍵比較對象。當前，跨物種神經(jīng)科學(xué)研究面臨的主要挑戰(zhàn)是缺乏具有生物學(xué)意義的標準化腦部參考系統(tǒng)。以往的比較分析嘗試通過細胞構(gòu)筑、髓鞘配布、宏觀解剖、功能連接模式、功能激活或這些特征的組合來定義物種間的同源大腦皮層區(qū)域，但由于構(gòu)建這些圖譜所使用的模態(tài)和尺度不一致，跨物種的直接比較十分困難。
針對上述難題，該研究基于此前提出的利用腦連接信息繪制腦圖譜的基本思想，繪制出黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜。利用這一圖譜，研究重建了同源白質(zhì)纖維束，為人類和黑猩猩構(gòu)建了連接指紋圖，并為在亞區(qū)級別進行細粒度的跨物種腦連接差異分析以及識別相關(guān)的白質(zhì)束提供了可能。進一步，研究檢查了每個物種腦連接模式的廣泛側(cè)化，并將這些模式與物種間連接性差異的關(guān)系對齊到一個共同的空間中，識別了與物種間連接性差異相關(guān)的基因及其表達模式。
研究發(fā)現(xiàn)，黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜揭示了與人類大腦皮層顯著不同的連接模式，特別是在外側(cè)顳葉和背外側(cè)前額葉皮層。這些差異與大腦皮層擴張的模式不同，表明大腦皮層演化中的連接性變化可能比之前認為的更為復(fù)雜和微妙。同時，研究顯示，物種間連接性不對稱的區(qū)域，其形成可能與演化分歧有關(guān)。這些連接性差異區(qū)域高表達的基因，富集在對皮層投射回路和突觸形成重要的細胞類型中，表明這些基因在神經(jīng)回路的發(fā)展、功能和演化中發(fā)揮了重要作用。
這一黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜呈現(xiàn)了黑猩猩腦部的詳細地圖，將成為神經(jīng)科學(xué)研究的重要資源，有望為揭示人類大腦獨特性提供新線索。該研究通過將神經(jīng)影像數(shù)據(jù)與遺傳數(shù)據(jù)相結(jié)合，為人類認知能力演化的物種特異性差異提供了潛在的基因表達相關(guān)性。后續(xù)，研究團隊將專注于建立更準確的跨物種同源映射，以進一步增強跨物種腦圖譜在理解神經(jīng)系統(tǒng)演化中的實用性。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新》（The Innovation）上。研究工作得到科技創(chuàng)新2030-“腦科學(xué)與類腦研究”重大項目和國家自然科學(xué)基金等的支持。為促進全球科研人員的合作研究，該團隊已公開黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的表面和體積數(shù)據(jù)文件以及支持所有圖表的源數(shù)據(jù)。
論文鏈接
開源數(shù)據(jù)
研究框架圖
從黑猩猩到人類的腦演化之旅
本文鏈接：迄今最精細黑猩猩腦圖譜——黑猩猩腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜發(fā)布http://www.sq15.cn/show-12-641-0.html
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