新皮质是我们大脑最大的部分,使我们能够说话、做梦和思考。在人类进化过程中,新皮质的大小急剧增加。为了了解导致这种扩张的原因,德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所 (MPI-CBG) 的研究人员在之前的研究中重点关注了一种名为 ARHGAP11B 的基因,该基因仅存在于人类中,并会引发脑干生成增加细胞——更大大脑的先决条件。现在,通过研究不同品系的小鼠,同一小组发现了新皮质扩张的另一个非常不同的原因:一个物种的妊娠期(受孕和出生之间的时间)越长,新皮质神经元产生的时间就越长(神经发生期),所谓的上层神经元的数量越大,新皮质扩张的标志。研究人员还发现,在怀孕期间,母体环境对神经源期的长度以及产生的上层神经元的数量具有显着影响。因此,他们发现了妊娠期间母体环境与胚胎皮质神经发生之间迄今未知的联系。
新皮质在进化上是大脑中最年轻的部分。人类的新皮质大约是我们现存的近亲黑猩猩的三倍大。近年来,由该研究所创始所长之一 Wieland Huttner 领导的 MPI-CBG 的一个研究小组探索了人类新皮质进化扩张的原因。新皮质的特征是包含六层神经元,并且主要是上层在进化过程中扩展。尽管该研究小组之前的研究主要集中在导致这种扩张的基因上,但该小组还在 2014 年根据数学模型的结果提出,在大脑高度折叠的物种中,新皮质神经元数量的增加可以解释为更长的神经发生期——新皮质神经元产生的发育时间窗口。
妊娠时间越长——神经发生期越长——新皮质神经元越多
该小组目前的研究发表在《当代生物学》杂志上,为 2014 年模型提供了实验证据,证明延长神经源性周期是新皮质扩张的一个关键方面。该研究的主要作者之一 Samir Vaid 解释道:“2014 年,当我开始在 Wieland Huttner 的研究实验室工作时,我对当时刚刚发表的数学模型的研究结果很感兴趣,我我们现在发现,妊娠时间较长(20.5 天)的小鼠品系的胚胎确实表现出更长的神经发生期,并且与妊娠时间较短(19.5 天)的小鼠品系的胚胎相比,产生更多的上层神经元。天)。”这一发现的相关性在于,人类是妊娠期最长、神经发生期最长、新皮质神经元数量最多的灵长类动物。人类的神经发生期比类人猿(大猩猩、猩猩)长八到九天。Samir Vaid 进一步补充道:“在新皮质神经发生期间,上层神经元最后生成。因此,通过简单地延长神经发生期的最后阶段,上层神经元的特定增加神经元的实现,这是新皮质进化扩张的标志。”