Science：是什么让人类大脑与众不同？耶鲁大学最新研究揭示新线索

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

作为万物之灵的人类，在大脑认知领域无与伦比，超强的认知能力 （cognitive ability） 让人类脱离了动物的范畴，得以认识自然、改造自然，屹立于食物链的顶端，建立起伟大的文明。

但是，是什么让人类的大脑与其他所有动物，甚至是与我们亲缘关系最近的灵长类动物的大脑如此不同？

2022年8月25日，耶鲁大学医学院的 Nenad Sestan 教授团队在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为： Molecular and cellular evolution of the primate dorsolateral prefrontal cortex 的研究论文 【1】 。

研究团队对包括人类在内的4种灵长类动物的大脑 前额皮层 （prefrontal cortex，PFC） 的细胞类型进行分析，从中确定一种人类所特有的小胶质细胞类型。

值得注意的是，该研究还发现， 使我们成为人类的因素也可能使我们容易患上神经精神疾病。

在这项最新研究中，研究团队专门研究了背侧前额皮层 （Dorsolateral Prefrontal Cortex，dlPFC ） ，这是灵长类动物独有的大脑区域，对高级认知至关重要。

该研究的通讯作者、耶鲁大学教授 Nenad Sestan 表示，现在，我们知道背侧前额皮层（dlPFC）是人类身份的核心组成部分，但仍不清楚是什么让它在人类中独一无二，并将人类与其他灵长类动物区分开来。

因此，研究团队试图揭开更多线索来解答这一问题。研究团队使用单细胞RNA测序技术，分析了从成年人、黑猩猩、猕猴和狨猴的 dlPFC 中收集的数十万个细胞中基因的表达水平。

在对具有相似表达谱的细胞进行分组后，研究团队发现了灵长类动物共有的109种细胞类型，以及5种并非共有的细胞类型，其中包括1种只存在于人类的小胶质细胞，1中只存在于人类和黑猩猩的小胶质细胞。

研究团队发现，这种人类特有的小胶质细胞类型存在于整个发育和成年期，这表明这些细胞在维持大脑功能中发挥作用，而不仅是对抗疾病。

该研究的通讯作者、耶鲁大学教授  Nenad Sestan  表示， 与其他灵长类动物相比，我们人类生活在一个非常不同的环境中，有着独特的生活方式，也有着独特的胶质细胞 （包括小胶质细胞） ，这些细胞对环境差异非常敏感。在人类大脑中发现的特有的小胶质细胞类型可能 可能代表了人类对环境的免疫反应。

研究团队对这些小胶质细胞的基因表达分析发现了 FOXP2 基因的表达，因为 FOXP2 基因突变与言语障碍有关，这种疾病患者难以语言表达和理解。此外，其他研究还表明，FOXP2 基因与其他神经精神疾病有关，例如自闭症、精神分裂症和癫痫等。

研究团队发现，FOXP2 基因在一部分兴奋性神经元中表现出灵长类动物特异性表达，而在小胶质细胞中表现出人类特异性表达。

论文第一作者马少捷表示，几十年来，FOXP2 基因引起了许多科学家的兴趣，但仍然不知道是什么让它在人类中与其他灵长类动物相比具有独特性。而这项研究对于 FOXP2 的发现让人感到兴奋，为语言和疾病研究开辟了心的方向。

值得一提的是， Nenad Sestan 教授团队于2019年4月19日在 Nature 发表论文，创造了一种支持系统—— BrainEx ，它可以 在猪死亡后数小时后延缓脑细胞的死亡速度，并恢复了包括海马体在内的部分神经活动 【2】。

2022年8月3日，Nenad Sestan 教授团队再次在 Nature 发表 论文 【3】 。 开发了一种名为  OrgnEx  的系统， 在心脏停止跳动一小时后的死亡的猪身上测试了该系统，可以让氧气在猪体内循环， 能保留组织完整性，减少了细胞死亡并恢复多个重要器官的特定分子和细胞过程， 还能恢复整个身体的循环。

这些发现强调了一个过去未能充分认识的哺乳动物身体能力，即在血流中断后可以部分恢复，这可能有助于延长手术期间人体器官的健康，还可用于保存组织器官，增加移植器官的可用性。

论文链接 ：

1.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo7257

2.https://www.nature.com/articles/s41586-019-1099-1

3.https://www.nature.com/articles/s41586-022-05016-1