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如果猿类脑器官像人类一样生长,只需要确定一个开关

一项新的研究首次发现人脑如何成长,与黑猩猩和大猩猩的大脑相比,神经元的数量增加了三倍。由英国剑桥医学研究理事会(MRC)分子生物学实验室的研究人员领导的这项研究确定了一个关键的分子开关,它可以使猿类脑类器官变得更像人类类器官,反之亦然。

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这项发表在《细胞》杂志上的研究比较了“大脑类器官”-由模拟人早期大脑发育的干细胞生长的3D组织-由人,大猩猩和黑猩猩干细胞生长而成。与实际的大脑相似,人脑的类器官比其他猿类的类器官长很多。


玛德琳·兰卡斯特(Madeline Lancaster)博士负责这项研究的MRC分子生物学实验室表示:“这提供了关于人类大脑发育差异的一些初步见解,这使我们与最亲密的近亲,另一个伟大的猿类区分开来。我们和其他猿类之间的显着差异就是我们的大脑有多么难以置信。”


在大脑发育的早期阶段,神经元是由称为神经祖细胞的干细胞产生的。这些祖细胞最初具有圆柱形状,这使它们易于分裂成具有相同形状的相同子细胞。在此阶段,神经祖细胞繁殖的次数越多,以后出现的神经元就越多。随着细胞的成熟和增殖的减慢,它们会伸长,形成一个形状像拉伸的冰淇淋蛋筒。此前,对小鼠的研究表明,它们的神经祖细胞成熟为圆锥形,并在数小时内减慢了增殖速度。


现在,大脑类动物器官使研究人员能够发现这种发展如何在人类,大猩猩和黑猩猩中发生。他们发现,在大猩猩和黑猩猩中,这种转变需要很长时间,大约需要五天。


人类祖细胞在此过渡过程中的延迟甚至更长,大约需要7天的时间。人类祖细胞保持圆柱状的形状比其他猿类更长,并且在此期间它们分裂的频率更高,从而产生更多的细胞。

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