研究揭示大腦半球不對稱性進化差異

近日，中國科學院自動化研究所腦網絡組研究中心聯合電子科技大學生命科學和技術學院利用腦網絡組圖譜的思想，繪制了靈長類大腦頂下小葉跨物種腦連接圖譜，揭示出人類與非人靈長類頂下小葉不對稱性的進化差異，為人類語言和工具使用的起源和演進提供了新線索，從而為闡明人類起源提供了新證據，相關研究成果發表在eLife上。

達爾文的進化論認為人類的起源是由于自然選擇驅動的生物進化。然而，與現存的非人靈長類動物，如猴和猿相比，人類在**認知功能方面具有顯著優勢，尤其是語言和使用復雜工具的能力，這可能構成了“人之所以為人”的基礎。解析和比較人類與其他非人靈長類動物腦結構和功能上的差異性與相似性，可以部分回答和闡釋人類本源這一長期懸而未決的難題。但由于難以確定不同物種間腦功能區的同源性，目前仍缺乏可靠技術手段進行跨物種腦結構與功能的進化研究。

自動化所腦網絡組研究中心提出利用繪制跨物種腦網絡組圖譜的手段研究不同物種的進化模式，為回答語言和復雜工具使用的進化腦機制提供了有力工具。研究人員首先利用磁共振成像技術獲得了人類、黑猩猩以及獼猴的結構磁共振和彌散張量磁共振成像數據，并以語言和工具使用*相關的頂下小葉為研究對象，通過結構磁共振成像分析了三種靈長類頂下小葉結構上的不對稱性。研究發現，在黑猩猩和人類中有相似的結構不對稱性，但在獼猴中未發現類似模式，說明頂下小葉結構的分離出現在三個物種的共同祖先之后，而在黑猩猩和人類共同祖先之前。此外，研究人員進一步利用彌散磁共振成像，繪制了人類、黑猩猩和獼猴頂下小葉的亞區尺度的腦連接圖譜，發現在三個靈長類物種間，腦解剖連接模式的不對稱性呈現梯度式的進化模式，即與人類親緣關系較遠的獼猴中沒有腦連接的不對稱；但在與人類親緣關系較近的黑猩猩中開始出現腦連接的不對稱；并且這種不對稱性在人類大腦中更廣泛。上述研究表明，腦結構與其解剖連接模式的不對稱性是驅動語言以及復雜工具使用進化的內在生物學基礎。

近年來，越來越多腦科學研究從嚙齒類動物轉向非人靈長類動物。然而，如何將非人靈長類動物模型的研究結果向人類腦科學研究轉化存在技術瓶頸。該團隊的系列研究表明，繪制跨物種腦網絡組圖譜是推動非人靈長類動物模型到人類大腦研究的橋梁。因此，從神經系統進化的角度，開展靈長類近緣物種間的比較研究，繪制人類和非人靈長類動物的腦網絡組圖譜，進而明確非人靈長類動物與人類在大腦結構和功能組織上的異同，是破譯人類大腦特有**認知功能的重要突破口，并對建立重大腦**的非人靈長類動物模型，深入研究人類腦**的致病機制具有重要意義。(生物谷Bioon.com）