人类的大脑与所有其他动物的大脑——甚至包括我们最亲近的灵长类动物——的大脑有何区别？
耶鲁大学的研究人员在对四种灵长类动物前额叶皮层细胞类型的分析中发现了物种特异性——尤其是人类特异性的特征，病于 2022 年 8 月 25 日在《科学》杂志上报告了他们的发现。
他们发现使我们成为人类的东西也可能使我们容易患上神经精神疾病。
在这项研究中，科学家们专门研究了背外侧前额叶皮层 (dlPFC)。这是灵长类动物独有的大脑区域，对高阶认知至关重要。使用单细胞RNA测序技术，研究人员分析了从成人、黑猩猩、猕猴和狨猴的 dlPFC 收集的数十万个细胞中基因的表达水平。
“今天，我们将背外侧前额叶皮层视为人类身份的核心组成部分，但我们仍然不知道是什么让这在人类中独一无二，并将我们与其他灵长类动物区分开来，”Nenad Sestan 说。他是该论文的主要资深作者，耶鲁大学哈维和凯特库欣神经科学教授，比较医学教授、遗传学教授和精神病学教授。“现在我们有了更多线索。”
为了回答这个问题，科学家们首先询问在人类或其他分析过的非人类灵长类物种中是否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，他们发现了 109 种共享的灵长类细胞类型。他们还发现了五种并非所有物种都共有的。其中包括一种仅存在于人类中的小胶质细胞或大脑特异性免疫细胞，以及仅由人类和黑猩猩共享的第二种类型。
研究人员发现，人类特异性小胶质细胞类型存在于整个发育和成年期。这表明这些细胞在维持和维持大脑而不是对抗疾病方面发挥作用。
“与其他灵长类动物相比，我们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，包括小胶质细胞，对这些差异非常敏感，”Sestan 说。“在人脑中发现的小胶质细胞类型可能代表了对环境的免疫反应。”
在对小胶质细胞基因表达的分析中发现了另一个人类特有的惊喜——基因 FOXP2 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，这是一种患者难以产生语言或言语的疾病。其他研究也表明，FOXP2 与其他神经精神疾病有关，例如自闭症、精神分裂症和癫痫症。
Sestan 及其同事发现，该基因在一部分兴奋性神经元中表现出灵长类动物特异性表达，在小胶质细胞中表现出人类特异性表达。
“几十年来，FOXP2 引起了许多科学家的兴趣，但我们仍然不知道是什么使它在人类中与其他灵长类动物相比具有独特性，”马绍杰说。他是 Sestan 实验室的博士后助理和共同主要作者。我们对 FOXP2 的发现感到非常兴奋，因为它们为语言和疾病的研究开辟了新的方向。”