科学家首次绘制出发育中大脑的神秘蓝图

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科学家们在一项雄心勃勃的计划中达成了一个里程碑，旨在绘制多种类型的脑细胞从最早的胚胎和胎儿阶段到成年期的发展与成熟过程，这一知识可能为应对某些与大脑相关的疾病，如自闭症和精神分裂症，指明新的方向。

研究人员表示，他们已完成发育中的人类大脑和哺乳动物大脑的图谱初稿。

该研究集中于人类和小鼠的脑细胞，还对猴子的脑细胞进行了研究。在他们的初步草稿中，科学家们绘制了不同类型脑细胞的发展图谱，追踪它们如何诞生、分化并成熟为具有独特功能的不同类型。他们还追踪了这些细胞中基因随时间的开启或关闭情况。

控制大脑过程的关键基因

科学家们识别了控制大脑过程的关键基因，并发现人类和动物大脑在脑细胞发展方面的一些共性，以及人类大脑的一些独特方面，包括发现了一些之前未知的细胞类型。

这些发现详细阐述在发表在自然及相关期刊的一系列研究中。

这项研究是美国国立卫生研究院的脑计划细胞图谱网络（BICAN）的一部分，这是一个国际合作项目，旨在创建人脑的综合图谱。

神经科学家Hongkui Zeng，他是位于西雅图的艾伦研究所脑科学主任，也是两项研究的负责人，表示：“我们的大脑有成千上万种细胞类型，其细胞特性和功能具有极大的多样性，这些多样的细胞类型共同作用，产生各种行为、情感和认知。”

研究人员在小鼠大脑中发现了超过5000种细胞类型，人脑中至少也有这么多细胞类型。

“发育中的大脑是一个极其神秘的结构，因为它难以研究，由许多不同类型的细胞组成，并且变化迅速。虽然我们知道大脑发育过程中发生的大致变化，但通过这一系列图谱，我们现在对发育中大脑的组成部分有了更详细的了解，”加州大学洛杉矶分校的神经科学家阿帕尔娜·巴哈杜里（Aparna Bhaduri）说，她是研究的另一位领导者。

这项研究有望带来重要的实际应用。

“首先，通过研究和比较人类和动物的大脑发育，我们将更好地理解人类的特殊性以及我们独特智力的来源。其次，通过理解人类和动物的正常大脑发育，我们将更好地研究病态大脑中发生的变化——包括何时何地——无论是在人体病变组织还是动物疾病模型中，”曾博士说。

曾博士表示，通过获得这些知识，科学家们希望为一系列人类疾病实现更精确的基因和细胞基础疗法。希望这些发现能让我们更深入地理解自闭症、注意力缺陷多动障碍、精神分裂症以及其他在大脑发育过程中已知会出现的疾病。

研究人员为细胞类型发育创建的脑区图谱包括新皮层，这是大脑最外层的部分，更高的认知功能源自这里，以及下丘脑，这是大脑深处的一个小结构，帮助调节体温、血压、情绪、睡眠、性欲、饥饿和口渴。

一项研究表明，人脑肿瘤中的一部分细胞与胚胎祖细胞相似——这是一种在胚胎中可以转变为特定类型的细胞，位于特定的脑区——这让人们想到，这些肿瘤可能会劫持发育过程，促进恶性肿瘤的发展。

研究人员发现了人脑的一些独特特征。其中一个例子是，因为人脑从胎儿到青春期的发育时间较长，皮层细胞类型的分化过程也相应延长，而动物的发育时间表则更快。

新发现的脑细胞类型中，有一些位于新皮层和纹状体区域，这些区域控制运动及其他一些功能。

未来还有很多工作要做。

“我们的目标不仅是理解发育中大脑的各个部分，还要描述神经发育和神经精神障碍中发生的情况，这些障碍在发育过程中会导致脆弱，”Bhaduri说。

“这也与脑癌有关，我的实验室也在研究脑癌，因为在脑癌时，这些发育的部分会重新出现。所以，这确实是一个很大的目标，要完全理解和治疗这些障碍需要时间。但这一系列论文是一个不错的进展。”Bhaduri说。