长期主导的脑发育模型被推翻
几个世纪以来，人脑一直被描述为一个单一、统一的器官——一个结构，一个起源点。斯坦福医学院主导的研究如今认为，这种说法是错误的。研究团队指出，更准确的理解是：大脑是两个不同的器官，它们在数亿年间沿着各自的路径演化，最终被一起装进颅骨之中。该研究发表在同行评审期刊《自然·神经科学》上。
这一结果推翻了一个塑造发育生物学数十年的模型。研究人员长期以来假设，胚胎生命极早期存在的一个祖细胞会生成整个大脑，这意味着每个脑区都共享一个共同的发育祖先。根据新发现，这一假设并不成立。
发育生物学副教授Kyle Loh博士是该研究的资深作者。他表示，团队首次证明大脑前部与大脑后部源自完全不同的祖细胞。研究生Carolyn Dundes和Rayyan Jokhai为论文共同第一作者。
共享一个颅骨的两套神经系统
把大脑称为两个器官，并不只是语义上的争论。其中一个组成部分是古老的神经系统，它在无意识输入的情况下维持身体运转；另一个则支撑着我们视为人类特有的一切——写诗、做数学，或者思考我们最初从何而来。
成人大脑通常被划分为三大区域，而研究中描述的分裂与这些区域的功能高度对应：
- 前脑：高级思维的所在，包括语言、意识和抽象推理。
- 中脑：在传统三部分划分中位于两端之间的区域。
- 后脑：位于颅骨后部，通常被称为脑干，负责对生存至关重要的自动功能。
古老的那一半
后脑回路调节呼吸和睡眠，并控制心跳和饥饿冲动。它还控制面部、舌头和喉部的肌肉，也就是参与说话的机制。这一切都不需要刻意思考，而这正是关键所在：这套系统处理的功能若交给有意识的决策，后果将是灾难性的。
人类特有的那一半
前脑是高级认知发生的地方——语言、意识以及抽象推理能力。将这两套系统并置，它们有着不同的演化历史和截然不同的任务，这正是该发现的核心。研究人员此前视为一个器官、一套蓝图的东西，实际上是一对古老与较新的神经结构的组合。
为什么某些脑细胞拒绝在实验室中生长
一个长期存在的实际难题如今可能有了解释。科学家数十年来一直试图诱导某些类别的脑细胞在培养皿中存活并成熟，但成效有限。如果前脑和后脑源自不同的祖细胞，那么围绕单一共同起源设计的培养方案从一开始就配错了——这可能是相关努力屡屡停滞的一个合理解释。
新的理解也指出了前进方向。Loh指出，如今后脑神经元可以在培养皿中生长，从而直接研究其功能，这是旧模型从未预料到的。
脑干疾病的新研究途径
这一发现的影响触及一些影响神经系统的最具破坏性疾病，尤其是与脑干相关的疾病：
- 脊髓性肌萎缩症（SMA）：一种影响脑干以及参与运动的运动神经元的疾病。
- 肌萎缩侧索硬化症（ALS）：又称卢·格里克病，另一种与脑干相关、有效疗法寥寥的疾病。
能够在体外培养后脑来源的神经元，为观察这些细胞如何出错打开了大门，而不必再从动物模型或死后组织中推断。对于以脑干为主要靶点的疾病而言，这标志着研究人员能够实时观察到的内容发生了有意义的转变。
这一发现改变了什么
也许最直接的影响是概念层面的。一代教科书、实验室方案和实验假设都建立在这样一个观念之上：一个祖细胞孕育了整个大脑。如果这一前提是错误的，那么关于这两套系统如何协调——古老的调控网络与较新的认知网络如何沟通，以及它们在演化时间中如何被组装起来——的问题，对该领域而言就变得重要得多。
这一发现也重新定义了科学家对细胞身份的理解。来自大脑后部的细胞和来自大脑前部的细胞并非同一主题的变体；它们可以追溯到不同的起点。这一区别可能影响研究人员从发育研究到再生策略的方方面面。
核心要点
人类颅骨内的并不是一个器官，而是两个——一套维持心跳和肺工作的原始系统，以及一套产生诗歌、数学和自我反思的较新系统。这项由斯坦福医学院主导、发表于《自然·神经科学》的研究，挑战了主流的脑发育模型，并为研究人员研究SMA和ALS等脑干疾病提供了新途径。
对于一个花了数十年试图在实验室中培养顽固脑细胞的领域来说，解释可能比任何人预想的都更简单：科学家一直依据错误的蓝图在工作。
本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。
Originally published on medicalxpress.com