弥合差距：跨物种脑图谱为何重要
大多数神经科学研究依赖于小鼠，然而小鼠大脑的研究结果往往无法转化到人类。这种脱节是开发神经系统和精神疾病治疗方法的主要障碍。为了弥合这一差距，科学家们转向了狨猴，这是一种与人类大脑相似度更高的灵长类动物。然而，跨物种比较大脑一直受到一个根本问题的阻碍：不同的脑图谱以不一致的方式划分大脑区域，使得很难知道一个大脑的哪个部分对应于另一个大脑的某个区域。
现在，由冷泉港实验室的Partha Mitra教授领导的团队创建了第一个系统性地将小鼠和狨猴脑区联系起来的跨物种脑图谱。这项发表在《Communications Biology》上的工作为将神经科学研究从啮齿动物转化到灵长类动物提供了关键工具，可能加速医学研究。
脑图谱的鸡与蛋问题
跨物种比较基因组相对简单：DNA序列逐字母对齐。但脑回路要复杂得多，即使在单一物种内也存在差异。不同的研究团队构建了自己的脑图谱，每个图谱对小鼠大脑的划分方式不同。这种缺乏标准化造成了鸡与蛋的问题：要比较大脑，科学家需要知道哪些区域对应，但图谱在这些边界上存在分歧。
Mitra的团队注意到，专家们经常争论如何将小结构分组为更大的结构。例如，一些图谱将几个脑区归入一个称为杏仁核的皮层下结构，而其他图谱则不承认这种超级结构，而是将这些区域分配给大脑皮层。这种差异使得跨研究或跨物种比较数据几乎不可能。
叶级方法
尽管存在这些分歧，研究人员发现了一个意想不到的共同点：大多数图谱在最小可识别的大脑块上达成一致，这些块被称为“叶级区域”。这些是最细粒度的细分，类似于地图上的单个城市。Mitra的团队利用这一共识，首先匹配小鼠和狨猴之间的叶级区域，然后从那里构建更大的图景。
“想想州和城市，”Mitra解释说。“州界可能会变化，但在最低层面，人们倾向于对城市达成一致。纽约市可能在一个图谱中被称为纽约，在另一个图谱中被称为新阿姆斯特丹，但每个人都至少同意那里存在一个城市。”
通过关注这些叶级区域，该团队创建了一个可靠的对应图谱，超越了更高层次分组的不一致性。
对医学研究的意义
这个跨物种图谱是转化神经科学的重要一步。狨猴越来越多地被用作人类大脑疾病的模型，因为它们与人类共享更多的遗传和解剖学相似性。然而，如果没有系统的方法来比较狨猴和小鼠的大脑，就很难将大量的小鼠研究应用于灵长类模型。
有了这个新图谱，研究人员现在可以将小鼠研究的结果与特定的狨猴脑区对齐，从而实现更精确的比较和更好的预测治疗方法在人类中的效果。这可以加速开发针对阿尔茨海默病、帕金森病和精神健康障碍等疾病的疗法。
克服“难题”
Mitra承认，这类工作常常被忽视，因为它困难且缺乏高知名度发现的魅力。“这是那种没有人愿意处理的问题，因为它很难，”他说。但这项基础研究对于神经科学的完整性至关重要。
该团队的方法也为创建其他物种的类似图谱提供了模板，可能导致对大脑进化和功能的更统一理解。
未来方向
目前的图谱侧重于小鼠和狨猴，但该方法可以扩展到其他模式生物，包括大鼠、斑马鱼，甚至非人灵长类动物如猕猴。随着更多脑图谱采用标准化的叶级定义，跨物种比较将变得更加稳健。
从长远来看，这项工作可以帮助研究人员识别哪些脑回路在物种间是保守的，哪些是灵长类特有的，从而揭示人类认知和疾病的神经基础。
结论
通过解决脑图谱的鸡与蛋问题，Mitra和他的同事们为神经科学提供了一个强大的工具。这个跨物种图谱不仅加强了动物模型在医学研究中的有效性，也为基础科学向临床应用的更有效转化铺平了道路。随着领域的发展，这类基础资源将在理解和治疗脑疾病的探索中变得宝贵。
本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。
Originally published on medicalxpress.com