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2021-7-11 09:35 上傳
科研團(tuán)隊(duì)繪制出靈長(zhǎng)類大腦頂下小葉跨物種腦連接圖譜。 中科院自動(dòng)化所 供圖
與非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物相比，人為何成為人？一直是學(xué)界長(zhǎng)期關(guān)注的問題。
記者10日從中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所(中科院自動(dòng)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(zhǎng)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(zhǎng)類頂下小葉不對(duì)稱性的進(jìn)化差異。
這項(xiàng)重要研究進(jìn)展既為人類語言和工具使用的起源與演進(jìn)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(dòng)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(dá)爾文的進(jìn)化論認(rèn)為人類的起源是由于自然選擇驅(qū)動(dòng)的生物進(jìn)化。然而，與現(xiàn)存的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物例如猴和猿相比，人類在很多高級(jí)認(rèn)知功能方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，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(zhǎng)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(zhǎng)類動(dòng)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(jìn)行跨物種腦結(jié)構(gòu)與功能上的進(jìn)化研究，目前缺乏可靠的技術(shù)手段�；诖�，中科院自動(dòng)化所腦網(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(jìn)化模式，為回答語言和復(fù)雜工具使用的進(jìn)化腦機(jī)制提供有力工具。
程祿祺博士說，科研團(tuán)隊(duì)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(duì)象，通過結(jié)構(gòu)磁共振成像分析3種靈長(zhǎng)類頂下小葉結(jié)構(gòu)上的不對(duì)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(duì)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(gè)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(jìn)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(gè)靈長(zhǎng)類物種間，腦解剖連接模式的不對(duì)稱性呈現(xiàn)梯度式的進(jìn)化模式，即與人類親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的獼猴中沒有腦連接的不對(duì)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(duì)稱，而且這種不對(duì)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(zhǎng)類動(dòng)物腦結(jié)構(gòu)與其解剖連接模式的不對(duì)稱性，是驅(qū)動(dòng)語言以及復(fù)雜工具使用進(jìn)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(diǎn)和科技競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，中科院自動(dòng)化所科研團(tuán)隊(duì)繪制跨物種腦網(wǎng)絡(luò)組圖譜是推動(dòng)非人靈長(zhǎng)類動(dòng)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(jí)認(rèn)知功能的一個(gè)重要突破口，同時(shí)也對(duì)建立重大腦疾病的非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型、深入研究人類腦疾病的致病機(jī)制等，具有重要的科學(xué)和臨床意義。
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