我们独特的大脑是如何在怀孕中期形成的

怀孕后大约四到五个月，人类胎儿的前额叶皮层(PFC)开始爆发突触生长。在这些错综复杂的联系中，发育中的大脑获得了独特的特性，使人类能够进行抽象思维、语言和复杂的社会互动。

但是，是什么分子成分使得突触大量涌现，并导致大脑发生如此深刻的变化呢?在9月29日发表在该杂志上的两篇论文中自然在美国，耶鲁大学的研究人员发现了一些关键的变化基因表达结构在发展中人类的大脑这使得它与众不同动物物种．

这些见解可能对理解共同的发展或发展具有深远的影响脑部疾病研究人员说。

“令人惊讶和有些失望的是，我们仍然不知道是什么让人类的大脑与其他动物的大脑有很大的不同相关的物种耶鲁大学哈维和凯特·库欣神经科学教授、比较医学、遗传学和精神病学教授、两篇论文的资深作者内纳德·塞斯坦说。“了解这一点不仅仅是一种好奇心，它可以解释我们是谁，也可以帮助我们更好地理解精神分裂症和自闭症等神经精神疾病。”

在这些研究中，塞斯坦的实验室团队对人类前额叶皮层中的基因表达进行了广泛的分析，猕猴，以及中途的老鼠胎儿发育然后确定了物种之间的相似点和不同点。

决定两者相似性和差异的关键因素是观察到的大脑发育他们发现，在这些物种中，维生素a的副产物维甲酸(RA)的浓度是最重要的，维甲酸对每个器官的发育都至关重要，在所有动物中都受到严格的控制。风湿性关节炎太多或太少都会导致发育异常。

在第一篇论文中，由耶鲁大学医学院Mikihito Shibata和Kartik Pattabiraman领导的研究小组发现，在妊娠中期，即神经回路和连接形成的最关键时期，PFC中的RA增加。在这一阶段，在小鼠和猕猴身上也发现了类风湿关节炎的增加。

当研究人员阻断RA信号时前额叶皮层在小鼠的大脑中，这些动物未能发展出人类大脑中对工作记忆和认知至关重要的特定回路和连通性。在人类中，同样的通路在精神分裂症和自闭症谱系障碍患者的发育过程中也被破坏，这表明这些疾病在发育过程中可能有相似的根源。

然而，仔细检查一下基因在前额叶皮层合成和关闭类风湿关节炎揭示了小鼠和灵长类动物之间的重要差异。例如，在小鼠中，CYP26B1基因限制了类风湿性关节炎在动物微小的前额叶皮层以外的活动。然而，当研究人员在小鼠体内阻断这种基因时，它们大脑中与感觉和运动技能相关的区域变得类似于前额叶皮层的突触连接。这一发现进一步证实了类风湿关节炎在人类和其他灵长类动物中前额叶皮层的扩张以及促进大脑复杂性的提高所起的关键作用。

耶鲁大学儿童研究中心临床研究员、两篇论文的合著者帕特比拉曼说:“风湿性关节炎是倒下的第一张多米诺骨牌，它启动了复杂的基因网络，导致与人类思维有关的大脑区域的发展。”

研究人员随后询问维甲酸是如何发挥这种魔力的。

人类大脑发育的标志是在妊娠中期突触突增。这些连接开始于PFC，但随着它们接近大脑后部的感觉和运动神经元而逐渐减少。

为了更好地理解其中的原因，Shibata和Pattabiraman在第二项研究中重点研究了CBLN2基因，该基因在PFC中富集，在形成这些连接中起着关键作用。该基因也直接受到类风湿关节炎的调控。他们发现，与大脑的其他部分相比，CBLN2在发育中的人类大脑前部被开启得更早。此外，他们发现，与猕猴或小鼠相比，该基因在人类大脑中表达的时间更长，范围更广，这表明PFC在人类特有特性的出现中起着核心作用。

研究人员还发现了CBLN2基因附近的小基因组缺失，该基因在人类和黑猩猩的进化中被保守，但在其他动物中却没有。为了研究这些缺失是否在PFC连接的生长中起作用，他们将这些缺失引入小鼠基因组。拥有这些缺失的小鼠显示出类似人类的CBLN2扩张，成年小鼠PFC连接增加了30%。

综上所述，这两篇论文表明，理解高级认知能力背后的遗传机制始于RA的局部产生，然后激活包括CBLN2在内的各种下游基因。这就决定了这些关键的时间和地点大脑连接形成。

塞斯坦说:“前额叶皮层整合了来自中枢神经系统其他部分的信息，并对注意力、思想、情绪和行动提供自上而下的控制。”“它也是许多神经精神疾病功能障碍的核心。创造人类思维的连接的微妙变化也可能使它生病。”

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