最新的灵长类神经生物学研究揭示了皮层结构形成背后的精细机制,特别是那些负责神经发生的关键区域。在外侧脑室下区(OSVZ)在这些复杂的过程中占据了核心地位。对于灵长类动物而言,OSVZ是皮层上层细胞的主要来源。这一机制与在啮齿类动物中观察到的情况截然不同,在啮齿类动物中,神经元生成的主要区域是标准脑室下区(SVZ)。对这些物种间差异的深入理解,为我们洞察神经系统发育的不同演化轨迹提供了宝贵的线索。
决定大脑复杂架构的关键因素之一,在于细胞周期中G1期的持续时间。在灵长类动物中,G1期相对更长,这种延长使得细胞在开始分化之前能够进行更多次的增殖分裂。这一时间因素的倍增效应,极大地增加了最终产生的神经元总数,进而促进了更复杂、更具褶皱的皮层形成。G1期的拉长为外部因素提供了更多的机会来调节最终的细胞产物,因为细胞通常在此阶段积极生长并合成必需的RNA和蛋白质,为后续的复杂性奠定了物质基础。
促使大脑达到当前复杂程度的演化进程,是以特定的基因变异为标志的。其中,ARHGAP11B基因被公认为祖细胞生长的关键催化剂,这与灵长类特有的皮层沟回结构复杂化直接相关。通过实验将此人类基因导入狨猴胚胎中,证实了其在皮层发育中的核心作用——它显著增加了新皮层的尺寸并使其图案更加复杂。此外,另一个推动复杂化的杠杆是人类特有的NOTCH2NL基因家族,该家族通过延迟神经发生的起始时间,从而让祖细胞能够保持更长时间的自我更新能力。
深入理解人类近亲物种的这些基本发育机制,为我们理解人类大脑的演化轨迹提供了无可估量的背景信息,具有里程碑式的意义。这些知识构成了研究人类特有神经系统疾病的基础,并为矫正皮层结构异常的新方法开发奠定了基石。对细胞过程根源的深挖,揭示了在更精细层面协调和恢复结构的可能性,将诸如ARHGAP11B影响放射状胶质细胞增殖等遗传变异,与独特认知现实的形成紧密联系起来,为未来的神经科学研究指明了方向。