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人和猿大脑发育差异在哪?人类大脑和颅骨独立发育

2019-10-18 09:25:05  来源:科技日报  

人脑神经元发育速度更慢

科技日报北京10月16日电(记者张梦然)英国《自然》杂志16日发表的一项脑科学研究,瑞士科学家团队报告了对人脑发育以及该过程与其它大猿脑发育差异的最新认识。最新研究揭示了人类所特有的脑发育特征,并描述了这些过程与其它灵长类脑发育的分化,破解了人们对这一发育过程的理解难题。

巨大的脑部是人类的典型特征。人类的脑可以算是动物王国里众多组织中最复杂的器官,甚至部分科学家宣称大脑是已知最复杂的物体。

实际上,人类脑部相当多区域原本具有与我们的灵长类动物亲属非常相似的分子特征,但是,人类从黑猩猩和其它大猿分化以来,人脑发生了巨大的变化。不过,这种分化背后的遗传和发育过程,一直以来都未得到充分理解。

研究人脑的科学家认为,用诱导性多能干细胞培育而成的脑类器官(大脑样组织),为实验室的脑发育演化研究提供了可能。

鉴于此,瑞士苏黎世联邦理工学院科学家芭芭拉·特鲁特雷恩及其同事,通过多能干细胞的发育过程对人干细胞来源的脑类器官进行了为期4个月的研究,试图发现人特异性基因调控变化。

研究团队随后又研究了黑猩猩和猕猴的脑类器官,进而理解人的类器官发育有哪些不同。

在相同的发育节点上,科学家发现在大猩猩和猕猴的类器官中,可以观察到比人的类器官中更为显著的皮质神经元特异性。这表明人类的神经元发育比另外两种灵长类动物的速度要慢。

研究人员认为,他们的数据为进一步认识人类和黑猩猩脑发育的不同基因调控机制提供了资源。

人类大脑和颅骨独立发育

科技日报北京10月16日电(记者顾钢)人类的大脑约为猿的3倍,这不完全是因为人脑与猿脑结构进化不同所致,例如,人会说话或制作工具。正如苏黎士大学人类学家最新研究表明的那样,人脑在进化过程中的这些变化与颅骨的变化没有相互关系,而是独立发育。

研究人员一直在研究人类大脑和颅骨之间的关系,以及它们在人类进化过程中如何相互作用。人的大脑就像水族馆中的鱼一样漂浮在充满液体的颅骨中,并几乎完全充满。大脑是中枢神经中最大和最复杂的结构,也是调节人机体功能的器官,是意识、精神、语言、学习、记忆和智能等高级神经活动的物质基础。大脑半球表面呈现不同的沟或裂。沟裂之间隆起的部分叫脑回。科学家希望通过人与黑猩猩的对比研究,找到大脑与颅骨之间的关系。

瑞士苏黎士大学人类学研究所的何塞·沃伦用计算机断层扫描和核磁共振来分析人和黑猩猩的成像数据。两种成像技术的结合,使他能够一方面量化大脑沟裂与脑回体之间的空间关系,另一方面量化颅骨缝隙之间的空间关系。分析结果表明,人脑和颅骨结构之间的特征空间关系与黑猩猩的特征空间关系明显不同。人类在进化过程中,大脑和颅骨同时进化,但彼此基本独立。

进一步的研究显示,人类与复杂的认知任务,例如语言、社交行为、思维方式或手动敏捷度相关的大脑结构在进化过程中已显著变化,这在人类特征性的额叶变化中变得非常明显。但是大脑内部的这种重组,对平行于颅骨的重塑没有影响。研究发现起决定性的是两条腿直立行走,为了改善头部在脊柱上的平衡,在人类进化的过程中,颅骨底部的脊髓开口已经向前移动。诸如此类的颅骨变化对大脑结构的发育没有影响,而步态直立对人类大脑结构变化起到了关键作用,这也是人类进化过程中与黑猩猩的最大不同。

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