斯坦福大学医学院本周宣布,一项由该机构主导的研究显示,人类大脑实际上由两个独立演化的神经系统组成,而非传统认知中的单一器官。这一结论来自对胚胎发育最早阶段和跨物种演化的追踪,可能改变神经科学对大脑起源的理解,并为脑干相关疾病研究提供新路径。
研究将人脑描述为两套古老神经系统被精巧地封装在一起:一套更原始的系统负责调节心跳、呼吸等功能,另一套则支撑人类特有的能力,包括诗歌、数学以及追问自身起源。研究团队称,这一结构差异可以解释数十年来科学家为何难以在实验室中培养某些脑细胞,也打开了研究严重影响脑干的疾病的新途径。
据科技媒体Slashdot报道,科学家长期无法在实验室生成人类后脑神经元,这一缺口阻碍了对脊髓性肌萎缩症和肌萎缩侧索硬化症等影响脑干疾病的研究。斯坦福大学医学院研究人员的突破来自胚胎发育最初时刻。研究共同作者卡罗琳·邓德斯和拉扬·乔卡伊发现,后脑沿着一条独立的发育路径前进,与产生前脑和中脑的路径平行,而不是从后者分支出来。
这一发现解释了该领域数十年的挫败:研究人员一直试图把一种祖细胞转化为另一种细胞,但后者从根本上不具备这种转化能力。基于新的认识,研究人员首次成功诱导人类多能干细胞——一种能够生成人体任何细胞的细胞——在实验室中变成功能性的后脑运动神经元。
随后,研究人员回溯了约5.5亿年的演化时间。他们在鸡、斑马鱼以及橡子虫中发现了同样的双起源脑模式。橡子虫是生活在海底的小型生物,与人类拥有遥远的共同祖先。大约在6亿至7亿年前与人类分化的水母,则在身体不同末端拥有两套神经系统。
研究作者之一Loh表示:“我们的研究表明,演化把两套已有的神经系统在空间上推到一起。”他说:“大脑作为一个器官可能更高效,但我们依赖这种原始方式来把大脑做成两个独立部分。”