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2021-7-11 09:35 上傳
科研團隊繪制出靈長類大腦頂下小葉跨物種腦連接圖譜。 中科院自動化所 供圖
與非人靈長類動物相比，人為何成為人？一直是學(xué)界長期關(guān)注的問題。
記者10日從中國科學(xué)院自動化研究所(中科院自動化所)獲悉，該所腦網(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)組圖譜思路，繪制出靈長類大腦頂下小葉跨物種腦連接圖譜，并研究揭示人類與非人靈長類頂下小葉不對稱性的進化差異。
這項重要研究進展既為人類語言和工具使用的起源與演進提供新的線索，也為闡明“人類為什么成為人類”的人類本源研究提供出新證據(jù)。該成果論文近期已在國際學(xué)術(shù)期刊《電子期刊-生命科學(xué)》(eLife)發(fā)表，中科院自動化所蔣田仔和樊令仲研究員為共同通訊作者，電子科技大學(xué)博士生程祿祺為第一作者。
蔣田仔研究員介紹，達爾文的進化論認(rèn)為人類的起源是由于自然選擇驅(qū)動的生物進化。然而，與現(xiàn)存的非人靈長類動物例如猴和猿相比，人類在很多高級認(rèn)知功能方面具有顯著優(yōu)勢，尤其是語言和復(fù)雜工具使用的能力，這可能構(gòu)成“人之所以為人”的基礎(chǔ)。為解決人為何成為人這一長期懸而未決的問題，可通過解析和比較人類與其他非人靈長類動物腦結(jié)構(gòu)和功能上的差異性和相似性，來部分回答和闡釋這一難題。
不過，由于難以確定不同物種間腦功能區(qū)的同源性，進行跨物種腦結(jié)構(gòu)與功能上的進化研究，目前缺乏可靠的技術(shù)手段�；诖耍锌圃鹤詣踊X網(wǎng)絡(luò)組研究中心提出利用繪制跨物種腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜的手段來研究不同物種的進化模式，為回答語言和復(fù)雜工具使用的進化腦機制提供有力工具。
程祿祺博士說，科研團隊首先利用磁共振成像技術(shù)獲得人類、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象，通過結(jié)構(gòu)磁共振成像分析3種靈長類頂下小葉結(jié)構(gòu)上的不對稱性。
結(jié)果顯示，在黑猩猩和人類中發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)構(gòu)不對稱性，但在獼猴中未發(fā)現(xiàn)類似模式。這說明頂下小葉結(jié)構(gòu)的分離出現(xiàn)在3個物種的共同祖先之后，而在黑猩猩和人類共同祖先之前。
研究人員進一步利用彌散磁共振成像，繪制出人類、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3個靈長類物種間，腦解剖連接模式的不對稱性呈現(xiàn)梯度式的進化模式，即與人類親緣關(guān)系較遠的獼猴中沒有腦連接的不對稱，但在與人類親緣關(guān)系較近的黑猩猩中開始出現(xiàn)腦連接的不對稱，而且這種不對稱性在人類大腦中更加廣泛。
本次最新研究結(jié)果表明，靈長類動物腦結(jié)構(gòu)與其解剖連接模式的不對稱性，是驅(qū)動語言以及復(fù)雜工具使用進化的內(nèi)在生物學(xué)基礎(chǔ)。
樊令仲研究員表示，腦科學(xué)已成為全球研究的熱點和科技競爭的制高點，中科院自動化所科研團隊繪制跨物種腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜是推動非人靈長類動物模型到人類大腦研究的橋梁。這不但是破譯人類大腦特有高級認(rèn)知功能的一個重要突破口，同時也對建立重大腦疾病的非人靈長類動物模型、深入研究人類腦疾病的致病機制等，具有重要的科學(xué)和臨床意義。
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