尽管我们经常不用思考而使用我们的大脑,但弄清楚它们是如何做事情的却是一件更加棘手的事情。为了帮助解决这个问题,科学家们几十年来一直求助于使用脑实验动物模型。
事实上,大多数关于如何发展的知识小脑- 接收和协调感官信息以及我们对此做出的身体反应的大脑区域 -来自老鼠。一项新的研究表明这可能是一个问题。
虽然人类的大脑体积显然比老鼠大,但新的研究表明,由于我们的大脑发育方式存在一些根本差异,与此类动物模型的比较可能比我们之前意识到的面临更大的挑战。
西雅图儿童研究所的神经科学家帕蒂夫·哈尔迪普尔(Parthiv Haldipur)和凯瑟琳·米伦(Kathleen Millen)在一封电子邮件中告诉 ScienceAlert:“我们的研究结果表明,小鼠和人类小脑的发育模式存在许多明显的差异。”
Haldipur 和 Millen 以及一组国际研究人员研究了人类受孕后 30 天到出生后 9 个月期间小脑的发育情况,并将其与小鼠和猕猴(灵长类动物)进行了比较经常使用的在大脑研究中。
通过检查和比较这些正在发育的大脑的形态和分子表达,他们发现了人类的整个脑细胞群,这是以前在小鼠或猕猴大脑的这个区域中从未见过的。
哈尔迪普尔和米伦说:“这些从未在任何其他脊椎动物中被描述过,并且似乎是人类特有的。”
他们是一种祖细胞, 喜欢产生其他细胞,但它们可以形成的细胞类型受到更多限制。
研究人员将这些细胞描述为外放射状胶质样基底祖细胞(真是拗口!)。
此前人们只知道它们存在于哺乳动物中大脑皮层- 我们大脑的外层神经层涉及记忆、思维和语言。这是他们第一次在小脑中被监视。
研究发现,在正在发育的人类小脑的一个称为菱形唇的区域中,这些祖细胞成为称为“菱形唇”的脑细胞的主要来源。小脑颗粒神经元。
这些是我们最丰富的神经元类型,占人脑所有神经元的 80%。
Haldipur 和 Millen 说:“在人类中,我们发现菱形唇的发育是漫长的,并且存在于整个妊娠期,包括在妊娠第三期,此时人类小脑体积增加了 5 倍。”
哈尔迪普尔和米伦解释说,最近的研究表明,菱形唇的这种扩张可能与人类认知有关。
他们说:“也许人类菱形唇的持续存在可以确保人类小脑这一至关重要的区域的正常生长。”
这些发现使得用于研究人类神经学的动物模型得出的初步结论变得更加不稳定。但它们也解释了一些神经学难题。
Haldipur 和 Millen 解释说:“虽然小脑发育的许多特征是保守的,并且小鼠已经提供了许多答案,但人类小脑的一些出生缺陷很难建立模型。”
这包括一种称为Dandy-Walker畸形,当菱形唇未能正常发育时就会发生这种情况。它会导致运动、智力、情绪和其他神经功能问题。
“现在很清楚,[Dandy-Walker 畸形] 的潜在病理机制永远无法在小鼠中完全建模,因为小鼠缺乏在人类中看到的极其重要的瞬时发育区,”Haldipur 和 Millen 透露。
这小鼠样本研究中使用的人体组织样本取自实验室动物,猕猴研究是通过 MacBrain 资源中的图像完成的,研究人员使用了从能够获取捐赠组织的医院和机构中获取的 100 个人体组织样本。
虽然研究人员不知道猕猴中缺乏这组祖细胞对其他灵长类动物意味着什么,但这项研究强调需要更仔细地研究我们用于研究神经学的所有物种的这些发育差异。
研究人员在论文中总结道:“我们的研究强调了进一步分析人类和小鼠小脑发育的紧迫性,以更好地定义人类神经发育障碍的小鼠遗传模型的价值和局限性。”
他们现在正致力于更多地了解这些新发现的祖细胞区域,希望开发出更好的神经发育障碍诊断和治疗方法。
他们的研究发表在科学。