美國康涅狄格大學醫(yī)學院的研究團隊近日在 Nature Neuroscience 發(fā)表成果，揭示了FOXP基因在小腦發(fā)育與功能中的關鍵作用。這項研究不僅發(fā)現(xiàn)了至少11種不同類型的Purkinje細胞，還首次從遺傳學角度證明了小腦半球的形成機制，并提出這些細胞亞型可能與人類高級認知和語言能力的進化相關。

Purkinje細胞是小腦皮層中唯一向外傳遞信息的神經(jīng)元，長期以來被認為主要負責運動協(xié)調(diào)。但越來越多的證據(jù)顯示，小腦還參與復雜的心理和認知功能。研究團隊指出，F(xiàn)OXP基因家族（包括FOXP1、FOXP2、FOXP3和FOXP4）在這一過程中扮演著重要角色，其中FOXP1和FOXP2尤其關鍵。

“FOXP2在物種間的發(fā)聲中必不可少：它支持鳥類的鳴唱學習、蝙蝠的回聲定位、小鼠幼崽的呼叫，以及人類的正常言語，”論文通訊作者李永和教授（James Y.H. Li）解釋道。“FOXP1基因突變則會導致兒童發(fā)育遲緩、語言障礙、智力缺陷和自閉癥樣特征。”

為了探索這些基因在小腦中的具體功能，研究人員利用單細胞RNA測序（scRNA-seq）繪制了胚胎小鼠小腦發(fā)育階段的細胞圖譜。由于scRNA-seq缺乏空間信息，他們創(chuàng)新性地開發(fā)了scANKRS方法，將不同Purkinje細胞亞型重新定位到組織原位，并結(jié)合三維光片顯微成像技術(shù)，清晰描繪了Foxp1、Foxp2和Foxp4在小腦中的分布。

結(jié)果顯示，小鼠若缺失Foxp1或Foxp2，小腦不僅無法形成正常的雙側(cè)半球，其發(fā)聲能力也明顯受損。這一發(fā)現(xiàn)提示小腦在語言與交流功能中可能發(fā)揮著比以往認識更深遠的作用。研究還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)oxp1陽性的Purkinje細胞在人類胎兒小腦中非常豐富，而在鳥類中則極為罕見，暗示這種細胞類型可能推動了哺乳動物小腦半球的擴展和高級認知功能的演化。

“我們證明了Purkinje細胞并非單一群體，而是由多個具有獨特分子特征的亞型組成，并在小腦皮層的不同區(qū)域分布，”李教授表示?！斑@種多樣性為小腦的功能分化奠定了基礎，也可能解釋為何FOXP基因突變與自閉癥譜系障礙等神經(jīng)發(fā)育疾病密切相關?！?/p>

研究團隊接下來將進一步解析FOXP轉(zhuǎn)錄因子的分子機制，包括其結(jié)合伙伴、下游靶基因及調(diào)控網(wǎng)絡。他們希望通過更深入的機制研究，弄清特定Purkinje細胞亞型，尤其是Foxp1陽性細胞，對小腦發(fā)育和人類高級腦功能的影響。

參考文獻：Nagham Khouri-Farah et al, FOXP genes regulate Purkinje cell diversity and cerebellar morphogenesis,?Nature Neuroscience?(2025).?DOI: 10.1038/s41593-025-02042-w.?www.nature.com/articles/s41593-025-02042-w

編輯：王洪

排版：李麗