一颗小小的脑中包含庞大的神经元群体,其复杂程度完全不亚于整个宇宙星体。“是什么让人类的大脑与众不同?”
这是人类最感兴趣的问题,同时也是神经生物学家最难回答的问题之一。
而今,也许研究者们离答案又近了一步。在本周一 Nature Neuroscience 上发表的一篇研究中,来自美国及欧洲的 34 名科学家通力合作,使用转录组学、形态学及生理学方法,共同发现了一种新型的人类大脑细胞——“玫瑰果神经元”(rosehip neurons)。
这种细胞位于人脑皮质顶层(抑制性神经元聚集区),周围有茂密的丛状神经纤维束(轴突),因其中心形似脱去花瓣的玫瑰果而得名“玫瑰果神经元”(rosehip neurons)。目前,该细胞仅在人脑中发现,并不存在于小鼠或其他实验动物脑中。
这一最新发现也随之引发很多疑问,包括:在人类的行为及思维中,这种细胞是作为何种角色出现?它是否可以在灵长类动物和其他认知先进的物种中找到?但由于并未在其他实验动物中发现该细胞类型,也就意味着目前并没有合适的模型用以验证其功能等相关问题。
神经科学的研究结果都是错误扭曲的,甚至是不可信的呢?
更严峻的问题是,如果人类的大脑中存在一种特殊的神经元,这种神经元及其相关信号通路在小鼠及其他实验动物中并不存在,那是否意味着以当前动物模型所进行的“如果我们想要了解人类大脑是如何工作的,我们就需要从人类或密切相关的物种入手,”该论文的共同作者,来自艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)的神经科学家 Trygve Bakken 说,而此项研究结果很可能成为神经科学的新起点。
两种思路的共同发现
在最初的研究中,来自艾伦脑科学研究所的 Ed Lein 与来自匈牙利赛格德大学(University of Szeged)的 Gábor Tamás 分别带领团队,在发现人类脑细胞类型的课题上,独立开展探究。Tamás 的团队采取了神经科学的经典方法,在形态学上对细胞进行分类检验,而 Lein 的团队则是在转录组水平上对人与小鼠的神经细胞类型进行比对区分。
“我们的确不知道是什么让人脑与众不同,”来自艾伦脑科学研究所的 Ed Lein 说到,“但从细胞及神经通路基因表达水平差异着手,是个很好的切入点,更重要的是,我们如今有趁手的新工具。”
Ed Lein 所提到的“新技术”正是近年来颇为流行的单细胞 RNA 测序技术。自神经解剖学家 Santiago Ramón y Cajal 通过绘画对神经系统结构进行描绘以来,神经生物学家们开始习惯于使用形态生理学方法对神经细胞进行分类,尽管百余年间,显微镜变得越来越高端,可在区分细胞类型上现代神经科学领域却没有太多长进,仍旧依靠大量的人力对细胞形态及功能进行判断。
而单细胞 RNA 测序技术则可以从转录水平对单个细胞中的基因表达进行测定,从而根据其表达模式进行聚类分析,更加准确快捷。