神经科学家发布了大脑的零件清单 详细说明了老鼠和人类之间的差异

由西雅图艾伦脑科学研究所的研究人员领导的一项研究为大脑提供了一个“零件清单”，包括详细了解人类大脑和小鼠大脑各部分之间的差异。

他们说，今天在“自然”杂志上发表的遗传结果表明，依靠老鼠来研究男性和女性的大脑是如何工作的，可能会导致神经科学家失明。

“答案可能是你必须去与人类更相似的物种，”艾伦研究所的调查员埃德莱因告诉GeekWire。

并不是基本的零件清单完全不同：研究人员发现，基于遗传构成的人类大脑中鉴定的75种不同细胞类型中的大多数也存在于小鼠大脑中。

这种共性甚至适用于科学家以前认为可能是独特人类的细胞，例如 去年发现的“玫瑰果神经元”。

但这些基因的表达方式存在显着差异 - 这些差异已发展超过7500万年的进化。“基因本身并没有真正改变，但他们的监管可以改变很多，”莱因说。

Lein对电子电路进行了比较，所有电子电路都由基本元件组成，如电容器，电阻器和电感器。虽然手表和超级计算机可能使用相同的基本元件，但它们的接线图却大不相同。类似地，鼠标脑和人脑的“接线图”的结构不同。

一个临床上重要的问题涉及5-羟色胺受体，它们是治疗抑郁和焦虑的主要目标之一。研究人员发现，在使用血清素传递信号的机制中，小鼠和人类之间存在显着差异。

Lein说，这一发现“应该对使用小鼠作为模型生物来研究影响血清素信号传导的事物产生一定的疑问。”

基因表达的最大差异在皮质神经元中没有发现，正如预期的那样，但在不同类型的脑细胞中称为小胶质细胞。这些细胞被认为是大脑的“免疫系统”，它们的功能障碍似乎在阿尔茨海默病等脑部疾病中发挥着关键作用。(一项关于这种联系的研究于今天在Nature Communications上发表。)

Lein说，新发表的研究表明，艾伦研究所基于基因表达对脑细胞进行分类的技术可以揭示出比眼睛更深入的差异和相似之处。

“现在我们可以深入到这个非常非常精细的分辨率，这比以前任何人都意识到的要复杂得多。......我们正在做Ancestry.com或23andMe正在做的事情，但现在对于细胞而不是人，“他解释道。“现在我们测量的是在个体细胞中活跃的基因的表达，而不是测量DNA，看看你有哪些等位基因产生特定的特征，如眼睛的颜色或头发的颜色或高度。”

加州大学旧金山分校的神经科学家Matthew Keefe和Tomasz Nowakowski在同一篇自然出版的同伴作品中使用了不同的类比。他们称这项研究为人类大脑皮层中神经细胞类型的分子配方提供了“食谱”。

Keefe和Nowakowski指出他们所说的有几个缺点。

首先，通过不同方法获得数据集：对于小鼠，对整个细胞进行分析。对于人类，研究小组分析了死亡后收获的脑细胞的单核，或从手术中切除的组织中提取的核。(这些手术是在西雅图的瑞典神经科学研究所，华盛顿大学医学中心和Harborview医学中心完成的。)

此外，细胞取自皮质的不同区域 - 小鼠的视觉皮层，而不是人类的颞叶。

莱因说这些都是公平的担忧。然而，他指出，之前的研究表明单核的遗传结果与全细胞的结果相匹配，后续研究将重点关注皮质细胞的多样性。

“我们正在继续观察皮质的其他部分，”他说。

未来的研究能否识别出能够提高认知能力的独特人脑细胞?

“最终我们可能会发现有一些高度专业化的类型，但我希望它们来自预先存在的类型，”Lein说。“尽管基于相同的架构，你的细胞会变得更加复杂。事实上，对于很多这些人体细胞来说，情况确实如此。他们更大，他们更复杂，他们以不同的方式开火。“

鼠标大脑和人类大脑的基本构建块可能类似，但这些构建块可以采用截然不同的功能。

“只是一个预告片，但我们现在看到的例子，”莱因说。