科学家揭示灵长类动物大脑之间的差异 - 人类、猿类和猴类

科学家揭示灵长类动物大脑之间的差异-人类、猿类和猴类了解使人类大脑与众不同的分子差异可以帮助科学家研究其发展中的中断。一项新的研究调查了人类和非人类灵长类动物如黑猩猩、恒河猴和狨猴之间前额叶皮层细胞的差异和相似之处--前额叶皮层是大脑的最前端区域，这个区域在高级认知功能中起着核心作用。该研究最近发表在《科学》杂志上，由包括威斯康星大学麦迪逊分校神经科学教授AndreSousa在内的一个研究小组进行。这些物种之间的细胞差异可能阐明了它们的进化步骤，以及这些差异如何与人类所见的自闭症和智力障碍等疾病有关。在华盛顿大学麦迪逊分校韦斯曼中心研究大脑发育生物学的索萨决定与他作为博士后研究员工作的耶鲁大学实验室合作，从研究和分类前额叶皮质的细胞开始。研究人员分析了来自四种密切相关的灵长类动物的前额皮层细胞（每个大脑中的阴影区域）的遗传物质，以描述细胞类型和遗传学方面的微妙差异。图像来源：威斯康星大学麦迪逊分校"我们正在对背外侧前额叶皮层进行分析，因为它特别有趣。这个皮层区域只存在于灵长类动物中。它不存在于其他物种中，"Sousa说。"它与高度认知方面的几个相关功能有关，如工作记忆。它也被牵涉到一些神经精神疾病中。因此，我们决定做这项研究，以了解人类在这个大脑区域的独特之处。"Sousa和他的实验室从人类、黑猩猩、猕猴和狨猴的组织样本中收集了60多万个前额皮质细胞的遗传信息。他们分析了这些数据，将细胞分为不同的类型，并确定不同物种间类似细胞的差异。不出所料，绝大部分的细胞是相当类似的，因为这些物种在进化上相对接近。安德烈-索萨索萨和他的合作者在前额叶皮层中发现了五种在所有四个物种中都不存在的细胞类型。他们还发现某些细胞类型的丰度存在差异，以及不同物种间类似细胞群的多样性。当比较黑猩猩和人类时，差异似乎很大--从他们的身体外观到他们的大脑能力。但是在细胞和基因水平上，至少在前额叶皮层中，相似之处很多，而不同之处则很少。"我们的实验室真的想知道人类的大脑有什么独特之处。显然，从这项研究和我们以前的工作来看，它的大部分实际上是相同的，至少在灵长类动物中是如此，"Sousa说。研究人员发现的细微差异可能是确定其中一些独特因素的开始，而这些信息可能导致在分子水平上对发育和发育障碍的启示。"我们想知道在人类和其他灵长类动物之间的进化分裂之后发生了什么，"Sousa说。"这个想法是在一个基因或几个基因中发生了突变，这些基因现在的功能略有不同。但是，如果这些基因与大脑发育有关，例如，某种细胞产生的数量，或细胞与其他细胞的连接方式，它是如何影响神经元回路和它们的生理特性？我们想了解这些差异如何导致大脑中的差异，然后导致我们可以在成年人身上观察到的差异"。该研究的观察是在成年人的大脑中进行的，在大部分发育完成之后。这意味着，这些差异可能是在大脑发育过程中发生的。因此，研究人员的下一步是研究发育中的大脑样本，并将他们的调查范围扩大到前额叶皮层之外，以便有可能找到这些差异的起源地和时间。希望这些信息将导致一个更强大的基础，在此基础上进行发育障碍研究。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332685.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332685.htm

是什么让人类的智慧与众不同？科学家找出了解大脑的新窗口

是什么让人类的智慧与众不同？科学家找出了解大脑的新窗口研究人员发现，人类大脑增强的处理能力可能源于我们神经元结构和功能的差异。图像来源：昆士兰大脑研究所/斯蒂芬-威廉姆斯教授他们最近在《细胞报告》杂志上发表了他们的发现。昆士兰大学昆士兰大脑研究所（QBI）的斯蒂芬-威廉姆斯教授解释说，他的团队研究了人类新皮层锥体神经元嵌入其神经元网络的电特性。"为了研究人类神经元，我们从人类新皮层的小块组织中制备了活体组织片，这些组织片是从两家医院接受神经外科手术以缓解难治性癫痫或切除脑肿瘤的病人身上收集的，"威廉姆斯教授说。"我们通过对人类和啮齿类动物的锥体神经元的细胞体和细树突进行错综复杂的同步电记录来比较人类和啮齿类动物的电特性。我们的研究显示，人类和啮齿动物的新皮层锥体神经元具有共同的基本生物物理特性。例如，我们发现人类和啮齿类新皮层锥体神经元的树突都会产生树突钠尖峰，这表明整合一个神经元接收的成千上万个输入信号的机制是一致的。然而，我们发现人类新皮层锥体神经元的计算功能得到了极大的加强"。该研究的共同作者、QBI博士后HelenGooch博士表示，研究小组发现人类新皮层锥体神经元的树状结构，也就是携带电信号的树枝状延伸部分比其他哺乳动物，如啮齿类动物的树状结构更大、更复杂。Gooch博士说："人类树突树的这种阐述伴随着在多个地点产生树突尖峰，这些尖峰积极地在神经元中扩散，以驱动每个神经元的输出信号。我们认为，这种分布式树突信息处理的增强因此可能是提高我们大脑整体处理能力的一个因素"。这种发现的转化为更好地理解人类大脑的电活动在疾病中如何受到干扰铺平了道路。母校医院神经科医生和共同作者LisaGillinder博士说："作为临床研究人员，我们不仅对了解人类脑细胞的正常功能感到兴奋，而且通过这一领域的未来研究，我们还旨在更好地了解像癫痫这样的疾病所发生的功能变化，希望能改善治疗。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333357.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333357.htm

科学家发现近似灵长类动物的新物种 它们拥有勇敢的探索精神

科学家发现近似灵长类动物的新物种它们拥有勇敢的探索精神艺术家重建的Ignaciusdawsonae想象图，它们在加拿大北极地区Ellesmere岛已灭绝的暖温带生态系统中度过六个月的冬季黑暗。资料来源：KristenMiller，堪萨斯大学生物多样性研究所这些标本是在加拿大努纳武特地区的埃尔斯米尔岛发现的，位于与始新世早期有关的沉积物层中，这是一个温度较高的时代，可以预示未来几年由于人类驱动的气候变化，生态系统将如何发展。当这些灵长类动物的亲密进化表亲生活在北极圈时，北极圈要温暖得多--一个容纳了大量新生代早期脊椎动物，包括古代鳄鱼的北方生态系统--但像今天一样，一年中的一半时间仍然是黑暗的。这种黑暗可能促使这两个物种与当时的其他灵长类亲属相比，进化出更坚固的牙齿和下颚。Miller说："我们在古生物学中做的很多事情都是看牙齿--它们保存得最好，"他分析了论文中描述的牙齿化石的高分辨率显微层析技术。"与它们的近亲相比，它们的牙齿就是超级奇怪。因此，我在过去的几年里一直在努力了解他们吃什么，以及他们是否与中纬度地区的同类动物吃不同的材料。"Miller和她的合著者认为，在昏暗的冬季，食物更难找到，那时亚热带灵长类亲属可能被迫食用更硬的食物。"我们认为，这可能是古代环境对这些动物最大的物理挑战，"通讯作者克里斯-比尔德说，他是生物多样性研究所脊椎动物古生物学的高级馆长和昆士兰大学生态学和进化生物学的基金会特聘教授。"你如何度过六个月的冬季黑暗，即使它是合理的温暖？与来自中纬度地区的近亲相比，这些动物的牙齿甚至颌部肌肉都发生了变化。为了度过那些漫长的北极冬季，当像水果这样的首选食物无法获得时，它们不得不依靠坚果和种子这样的'后备食物'"。Miller和比尔德的另一位合著者是生物多样性研究所的科学插画师克里斯汀-蒂特金。此外，研究人员发现这两个物种比它们在南方更远地方的近亲--一群被称为"plesiadapiforms"的灵长类表亲略大。"但它们仍然相当小，"Miller说。"北美中纬度地区的一些plesiadapiforms真的非常非常小。当然，这些物种都与松鼠无关，但我认为这是我们拥有的最接近的小动物，可以帮助我们想象它们可能是什么样的。他们很可能是树栖动物，因此，大部分时间都生活在树上。"研究人员认为，这两个北极物种在全球变暖时期表现出的适应性表明，一些动物可能会进化出新的特征来应对今天人类活动所带来的气候变化。Miller说："它确实显示了像灵长类动物或灵长类动物的亲属那样专门用于一种环境的东西是如何根据气候变化而改变的。我认为这可能说明灵长类动物的范围可能随着气候变化而扩大，或者至少向两极而不是赤道移动。那里的生活开始变得太热，也许我们会有很多分类群向北和向南移动，而不是我们今天在赤道看到的强烈的生物多样性。"由于这两个化石物种对科学来说都是新的，调查人员为它们取了学名，以纪念几十年前在埃尔斯米尔岛工作的一对古生物学家。这些同名的古生物学家之一是昆士兰大学的校友，也是古生物学领域的女性先驱者。"玛丽-道森是一个了不起的人，"比尔德说。"她早在50年代就在昆士兰大学获得了博士学位，并且是第一批。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345567.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345567.htm

耶鲁科学家找到了人类大脑前额叶皮层区域的独有特征

耶鲁科学家找到了人类大脑前额叶皮层区域的独有特征在2022年8月25日发表于《科学》杂志上的一篇论文中，耶鲁大学研究人员详细介绍了人类大脑前额叶皮层的独有特征。据悉，背外侧前额叶皮层（dlPFC）是灵长类动物独有的大脑区域，其在高阶认知能力方面起到了重要的作用。而借助单细胞RNA测序技术，研究人员分析了从成人、黑猩猩、猕猴、以及狨猴身上收集的数十万个dlPFC细胞中的基因表达水平。截图（来自：Science）论文资深作者、耶鲁大学Harvey&KateCushing神经学教授、兼比较医学/遗传学/精神病学教授NenadSestan表示：尽管当下我们将背外侧前额叶皮层（dlPFC）视作人类身份的核心组成部分，但仍不清楚它为何被人类所独有、并将我们与其它灵长类动物区分开来。好消息是，现在我们已经知悉了更多线索。为了回答这个问题，科学家们首先遍历了在人类或其它分析过的非人类灵长类物种中，是否也存在任何独特的细胞类型。在对具有相似表达谱的细胞进行分组后，研究人员发现了109种共享的灵长类细胞类型、且其中有五种并非所有物种所共有。其中包括一种仅存在于人类身上的小胶质细胞/大脑特异性免疫细胞，以及仅由人类和黑猩猩共享的另一种细胞。深入了解后，可以确定这种具有人类特异性的小胶质细胞类型，存在于物种的整个发育和成年期——表明这些细胞在维持大脑、而不是对抗疾病方面发挥了作用。NenadSestan教授补充道，与其他灵长类动物相比，人类生活在一个非常不同的环境中，有着独特的生活方式和神经胶质细胞。其中包括的小胶质细胞，对上述差异非常敏感——意味着该细胞类型可能代表了对环境的免疫反应。此外在对小胶质细胞基因表达的分析中，耶鲁科学家还发现了另一个人类特有的惊喜，那就是FOXP2基因的存在。这一发现引起了研究人员的极大兴趣，因为FOXP2的变体与言语运动障碍有关——这是一种让患者难以产生言语的疾病。另有研究表明，FOXP2与其它神经精神类疾病有关——比如自闭症、精神分裂症和癫痫。Sestan及其同事指出，在一部分兴奋性神经元中，该基因表现出了灵长类动物的特异性表达、但又在小胶质细胞中表现出了人类的特异性表达。该实验室的博士后助理兼研究合著者ShaojieMa总结道：几十年来，FOXP2引起了科学家们的浓厚兴趣，但我们迟迟没有知晓它是如何让人类具有这种区别于其它灵长类动物的独特性的。我们对FOXP2的新发现感到异常兴奋，因其开辟了语言和疾病研究的新方向。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1312423.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1312423.htm

科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素

科学家发现脊髓损伤后恢复功能活动的关键要素下胸椎脊髓再生突起投射到行走执行中心的全脊髓可视化，引导细胞到达天然靶区是功能恢复的关键。图片来源：EPFL/.Neurorestore在2018年发表于《自然》（Nature）的一项研究中，研究小组确定了一种治疗方法，这种方法能在啮齿动物脊髓损伤后触发轴突（连接神经细胞并使其能够进行交流的微小纤维）重新生长。但是，即使这种方法成功地使严重脊髓损伤的轴突再生，实现功能恢复仍然是一项重大挑战。在发表于《科学》（Science）杂志的这项新研究中，研究人员旨在确定，引导特定神经元亚群的轴突再生到它们的天然靶区，是否能使小鼠脊髓损伤后的功能得到有意义的恢复。他们首先利用先进的遗传分析方法，确定了部分脊髓损伤后能改善行走的神经细胞群。随后，研究人员发现，在没有特定引导的情况下，仅从这些神经细胞再生轴突穿过脊髓病变区对功能恢复没有影响。然而，当研究人员对这一策略进行改进，将化学信号用于吸引和引导这些轴突再生到腰部脊髓的天然目标区域时，在脊髓完全损伤的小鼠模型中观察到了行走能力的显著改善。这项新研究的资深作者、加州大学洛杉矶分校大卫-格芬医学院（DavidGeffenSchoolofMedicineatUCLA）神经生物学教授、医学博士MichaelSofroniew说："我们的研究为轴突再生的复杂性和脊髓损伤后的功能恢复要求提供了重要的见解。这项研究强调，不仅有必要使轴突在病变部位再生，而且有必要积极引导轴突到达其自然目标区域，以实现有意义的神经功能恢复。"研究人员说，了解重建特定神经元亚群向其天然靶区的投射，为开发旨在恢复大型动物和人类神经功能的疗法带来了重大希望。不过，研究人员也承认，在非啮齿类动物中促进长距离再生非常复杂，需要采取具有复杂空间和时间特征的策略。尽管如此，他们得出结论认为，应用他们工作中提出的原则，"将打开实现有意义的损伤脊髓修复的框架，并可能加快其他形式的中枢神经系统损伤和疾病后的修复"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387411.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387411.htm

人类不是唯一会肥胖的灵长类动物

人类不是唯一会肥胖的灵长类动物长期以来，科学家们一直把我们作为"最胖灵长类动物"的原因归咎于基因帮助我们更有效地储存脂肪，或者饮食中糖分或脂肪含量过高。但是，一项针对40种非人灵长类动物（从娇小的鼠狐猴到高大的大猩猩）的新研究发现，许多灵长类动物和我们一样容易发胖，与饮食、栖息地或基因差异无关。它们需要的只是额外的食物。本周发表在《英国皇家学会哲学论文集B》上的这项新研究的作者、杜克大学生物人类学家赫尔曼-庞策尔说："很多灵长类动物和人类一样，都会发胖。"一些研究人员认为，我们这个物种之所以容易肥胖，是因为我们的祖先进化出了惊人的热量储存效率。这种适应性可以帮助我们的远古祖先度过贫困时期，因为他们在向农业过渡后经常面临饥荒。这种所谓节俭基因的选择压力使我们有别于其他灵长类动物。但是，其他灵长类动物也会变胖。Kanzi是第一只能听懂英语口语的猿类，多年来在研究过程中一直得到香蕉、花生和其他食物的奖励，体重是倭黑猩猩平均体重的三倍；科学家最终让它节食。还有肥胖大叔，一只生活在曼谷街头的肥胖猕猴，游客给它喂奶昔、面条和其他垃圾食品。它的体重达到了惊人的15公斤，是普通猕猴的三倍，后来才被送进了相当于"肥胖农场"的猴子饲养场。但是，这些动物是常规还是特例还不清楚，因为有关灵长类动物肥胖的研究很少。在这项新研究中，庞策参考了已发表的对生活在动物园、研究机构和野外的40种非人灵长类动物（共约3500只）的体重测量结果。许多灵长类动物在圈养期间体重超标。其中，13种雌性灵长类动物和6种雄性灵长类动物在人工饲养条件下的相对体重比野生条件下平均重50%。然后，庞策研究了约4400名吃西方饮食的美国成年人，以及九个自给自足人群中的成年人，这些人仍在觅食、狩猎、采集和种植自己的食物。在对身高进行控制后，他发现美国人的体重平均比自给人群重50%，这一比例与圈养灵长类动物相同。庞策尔说，这些结果表明，虽然遗传可能使某些人更容易肥胖，但我们作为一个物种，体重增加的多少并没有什么特别之处。他说，也不要责怪碳水化合物，或任何特定的食物或饮食。野生灵长类吃的碳水化合物--水果、树叶和其他植物--远远多于它们圈养的同伴，后者吃的是高蛋白、高热量的食物。尽管运动量存在差异，但两类灵长类动物每天消耗的卡路里数量是相同的，庞策在早期的研究中已经证明了这一点，因此圈养灵长类动物并不会因为是沙发土豆而超重。加州大学圣克鲁兹分校的比较解剖学家阿德里安娜-齐尔曼（AdrienneZihlman）说："猩猩靠吃水果和树叶发胖。这不是碳水化合物，而是额外的热量"。庞策尔说，这项研究表明，圈养灵长类动物可以成为人类肥胖症的良好模型，也是找到治疗肥胖症新方法的一条途径。科学家们可以测试饮食或行为的改变（如减少无聊）是否能瘦身。齐尔曼补充说，他们应该研究为什么雌性比雄性体重增加得更多。她指出，雌性动物在排卵和泌乳时会增加体重。纽卡斯尔大学的行为生物学家梅丽莎-贝特森（MelissaBateson）说："这个结果非常有趣，也非常重要。"我们迫切需要更多更好的肥胖动物模型。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382105.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382105.htm