近日，中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心聯(lián)合電子科技大學(xué)生命科學(xué)和技術(shù)學(xué)院利用腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的思想，繪制了靈長類大腦頂下小葉跨物種腦連接圖譜，揭示出人類與非人靈長類頂下小葉不對(duì)稱性的進(jìn)化差異，為人類語言和工具使用的起源和演進(jìn)提供了新線索，從而為闡明人類起源提供了新證據(jù)，相關(guān)研究成果發(fā)表在eLife上。

達(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為人類的起源是由于自然選擇驅(qū)動(dòng)的生物進(jìn)化。然而，與現(xiàn)存的非人靈長類動(dòng)物，如猴和猿相比，人類在高級(jí)認(rèn)知功能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，尤其是語言和使用復(fù)雜工具的能力，這可能構(gòu)成了“人之所以為人”的基礎(chǔ)。解析和比較人類與其他非人靈長類動(dòng)物腦結(jié)構(gòu)和功能上的差異性與相似性，可以部分回答和闡釋人類本源這一長期懸而未決的難題。但由于難以確定不同物種間腦功能區(qū)的同源性，目前仍缺乏可靠技術(shù)手段進(jìn)行跨物種腦結(jié)構(gòu)與功能的進(jìn)化研究。

自動(dòng)化所腦網(wǎng)絡(luò)組研究中心提出利用繪制跨物種腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的手段研究不同物種的進(jìn)化模式，為回答語言和復(fù)雜工具使用的進(jìn)化腦機(jī)制提供了有力工具。研究人員首先利用磁共振成像技術(shù)獲得了人類、黑猩猩以及獼猴的結(jié)構(gòu)磁共振和彌散張量磁共振成像數(shù)據(jù)，并以語言和工具使用最相關(guān)的頂下小葉為研究對(duì)象，通過結(jié)構(gòu)磁共振成像分析了三種靈長類頂下小葉結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱性。研究發(fā)現(xiàn)，在黑猩猩和人類中有相似的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱性，但在獼猴中未發(fā)現(xiàn)類似模式，說明頂下小葉結(jié)構(gòu)的分離出現(xiàn)在三個(gè)物種的共同祖先之后，而在黑猩猩和人類共同祖先之前。此外，研究人員進(jìn)一步利用彌散磁共振成像，繪制了人類、黑猩猩和獼猴頂下小葉的亞區(qū)尺度的腦連接圖譜，發(fā)現(xiàn)在三個(gè)靈長類物種間，腦解剖連接模式的不對(duì)稱性呈現(xiàn)梯度式的進(jìn)化模式，即與人類親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的獼猴中沒有腦連接的不對(duì)稱；但在與人類親緣關(guān)系較近的黑猩猩中開始出現(xiàn)腦連接的不對(duì)稱；并且這種不對(duì)稱性在人類大腦中更廣泛。上述研究表明，腦結(jié)構(gòu)與其解剖連接模式的不對(duì)稱性是驅(qū)動(dòng)語言以及復(fù)雜工具使用進(jìn)化的內(nèi)在生物學(xué)基礎(chǔ)。

近年來，越來越多腦科學(xué)研究從嚙齒類動(dòng)物轉(zhuǎn)向非人靈長類動(dòng)物。然而，如何將非人靈長類動(dòng)物模型的研究結(jié)果向人類腦科學(xué)研究轉(zhuǎn)化存在技術(shù)瓶頸。該團(tuán)隊(duì)的系列研究表明，繪制跨物種腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜是推動(dòng)非人靈長類動(dòng)物模型到人類大腦研究的橋梁。因此，從神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)化的角度，開展靈長類近緣物種間的比較研究，繪制人類和非人靈長類動(dòng)物的腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜，進(jìn)而明確非人靈長類動(dòng)物與人類在大腦結(jié)構(gòu)和功能組織上的異同，是破譯人類大腦特有高級(jí)認(rèn)知功能的重要突破口，并對(duì)建立重大腦疾病的非人靈長類動(dòng)物模型，深入研究人類腦疾病的致病機(jī)制具有重要意義。

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來源： 自動(dòng)化研究所