我们每一个人,都具有目标和个性。但如果将时钟拨到一个特定的时间——4至5个月大的胎儿时期,这一切都无从谈起。因为决定这些特征的脑区,才刚刚开始形成。近期,在2篇发表于《自然》的研究中,耶鲁大学的研究人员揭开了这个让人类走向创造力顶峰、又让一部分人迷失的脑区"成长"的秘密。
撰文 | Clefable
审校 | 二七
人类拥有远超其他动物的智力和创造力,以及由此带来的经久不衰的繁荣和文明。在这背后的原因是,人类拥有极其强健的大脑。如果我们更细致地深入到人的各个脑区,会发现人类的智力和创造力的一个重要来源是前额皮质(prefrontal cortex),以及其与其他脑区之间的联系与合作。
决定你为何是"你"的脑区
前额皮质位于整个大脑额叶的前端。它能按照人内在的意愿,调控人的思想和行为,包括帮助人集中注意力,进行短期和长期的视觉和语言记忆,预测某种行为的后果和环境中的事件是否发生,管理情绪反应和规划未来,以及协调多个脑区的信息和调整复杂的行为等。科学家认为这个脑区与每个人的生存意愿、个性的表达密切相关。
如果这个区域出现损伤会发生什么呢?一个较为经典的案例,或许能让我们一窥前额皮质对人类的影响。在一次工程事故中,一根粗铁棍贯穿了铁路建筑工头Phineas Gage的头部,破坏了他大部分的前额皮质。事故之后,他恢复了健康,但原本受人尊敬、与人为善的他却突然变得易怒、冲动,无法再与人交流。尽管他的工作能力没有降低,但他的性格却彻底变成了另一个人,最终失去了工作和家庭。事实上,这种案例并不罕见,现今科学家还发现自闭症和精神分裂症等疾病,也和前额皮质异常密切相关。
其实,并非只有人类才有前额皮质,猕猴、小鼠等多种动物都具有这个脑区。但相比之下,人的前额皮质更大,神经元更多,且其中存在其他动物并不具有的功能区域。这些特征能反映出人脑的优越性,但从演化的角度来讲,人类和其他动物曾站在相同的起点,即拥有共同的祖先,而造成这些现象的更底层的改变究竟是什么呢?
为了揭开其中的秘密,以及寻找治疗精神性疾病的方法,耶鲁大学的科学家在2篇发表于《自然》的论文中,尝试将人脑发育的时间,拨回前额皮质即将出现的那一刻——妊娠中期(对应已发育4~5个月的胎儿),揭示了这个让人类智力走上动物界顶端,又让人类迷失的脑区发育的秘密。
一个关键的化合物
在人类胚胎发育4~5个月后,大脑前额皮质中的第一个神经束开始出现,随后神经元开始迅速、大量形成,构成完整的前额皮质。研究人员基于已有的脑细胞图谱数据,发现无论是在人、猕猴还是小鼠胚胎中,化合物"维甲酸"在神经元的形成中具有关键的调控作用。维甲酸是维生素A在人体内的一种代谢产物。此前的研究证实,这种化合物在细胞的增殖、分化和器官形成中具有关键作用,也就是说这种分子可能影响了人类胚胎的整个发育过程。
他们发现在这一时期的人脑中,至少有5个基因会受到维甲酸的调控,其中一种是促进神经突触形成和功能实现的基因CBLN2。他们通过对人和猕猴的新皮质(包含前额皮质)进行RNA测序,发现在人和猕猴的前额皮质中,CBLN2的表达水平分别是其它脑区的1.9倍和2倍。此外,一些和CBLN2类似的、同样促进神经元发育的基因,在前额皮质中也具有更高的表达水平。
但奇怪的是,从人脑前额皮质的表层到更深区域,维甲酸的浓度会呈现一种逐步、较平缓的下降模式,也就说,CBLN2基因的表达水平从外向里逐渐降低,但在前额皮质最深层的区域,仍具有较高的表达水平。在猕猴中,其前额皮质表层的维甲酸浓度就明显低于人类,而在小鼠.............
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绿色区域代表老鼠大脑的前额皮质。图片来源:SestanLab 我们每一个人,都具有目标和个性。但如果将时钟拨到一个特定的时间——4至5个月大的胎儿时期,这一切都无从谈起。因为决定这些特征的脑区,才刚刚开始形成。近期,在2篇发表于《自然》的研究中,耶鲁大学的研究人员揭开了这个让人类走向创造力顶峰、又让一部分人迷失的脑区"成长"的秘密。 撰文|Clefable 审校|二七 人类拥有远超其他动物
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