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人为何成为人?中科院团队揭秘灵长类大脑不对称性进化差异

2021-07-10 16:26 出处: 人气: 评论(0

科研团队绘制出灵长类大脑顶下小叶跨物种脑连接图谱。 中科院自动化所 供图

与非人灵长类动物相比,人为何成为人?一直是学界长期关注的问题。
记者10日从中国科学院自动化研究所(中科院自动化所)获悉,该所脑网络组研究中心联合电子科技大学生命科学和技术学院利用脑网络组图谱思路,绘制出灵长类大脑顶下小叶跨物种脑连接图谱,并研究揭示人类与非人灵长类顶下小叶不对称性的进化差异。
这项重要研究进展既为人类语言和工具使用的起源与演进提供新的线索,也为阐明“人类为什么成为人类”的人类本源研究提供出新证据。该成果论文近期已在国际学术期刊《电子期刊-生命科学》(eLife)发表,中科院自动化所蒋田仔和樊令仲研究员为共同通讯作者,电子科技大学博士生程禄祺为第一作者。
蒋田仔研究员介绍,达尔文的进化论认为人类的起源是由于自然选择驱动的生物进化。然而,与现存的非人灵长类动物例如猴和猿相比, 人类在很多高级认知功能方面具有显著优势,尤其是语言和复杂工具使用的能力,这可能构成“人之所以为人”的基础。为解决人为何成为人这一长期悬而未决的问题,可通过解析和比较人类与其他非人灵长类动物脑结构和功能上的差异性和相似性,来部分回答和阐释这一难题。
不过,由于难以确定不同物种间脑功能区的同源性,进行跨物种脑结构与功能上的进化研究,目前缺乏可靠的技术手段。基于此,中科院自动化所脑网络组研究中心提出利用绘制跨物种脑网络组图谱的手段来研究不同物种的进化模式,为回答语言和复杂工具使用的进化脑机制提供有力工具。
程禄祺博士说,科研团队首先利用磁共振成像技术获得人类、黑猩猩以及猕猴的结构磁共振和弥散张量磁共振成像数据,并以语言和工具使用最相关的顶下小叶为研究对象,通过结构磁共振成像分析3种灵长类顶下小叶结构上的不对称性。结果显示,在黑猩猩和人类中发现相似的结构不对称性,但在猕猴中未发现类似模式。这说明顶下小叶结构的分离出现在3个物种的共同祖先之后,而在黑猩猩和人类共同祖先之前。
研究人员进一步利用弥散磁共振成像,绘制出人类、黑猩猩和猕猴顶下小叶的亚区尺度的脑连接图谱,发现在3个灵长类物种间,脑解剖连接模式的不对称性呈现梯度式的进化模式,即与人类亲缘关系较远的猕猴中没有脑连接的不对称,但在与人类亲缘关系较近的黑猩猩中开始出现脑连接的不对称,而且这种不对称性在人类大脑中更加广泛。
本次最新研究结果表明, 灵长类动物脑结构与其解剖连接模式的不对称性,是驱动语言以及复杂工具使用进化的内在生物学基础。
樊令仲研究员表示,脑科学已成为全球研究的热点和科技竞争的制高点,中科院自动化所科研团队绘制跨物种脑网络组图谱是推动非人灵长类动物模型到人类大脑研究的桥梁。这不但是破译人类大脑特有高级认知功能的一个重要突破口,同时也对建立重大脑疾病的非人灵长类动物模型、深入研究人类脑疾病的致病机制等,具有重要的科学和临床意义。 (本文来自澎湃新闻,更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP) 性感可爱丝袜女郎高清写真
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