雄心勃勃的研究产生了新的人类大脑细胞图谱

实验室助手在日内瓦附近的尚堡的美丽理念大学医院神经精神病形态学部门中拿着一个健康大脑的半球，这是2011年3月14日的照片。REUTERS/Denis Balibouse/文件照片

华盛顿，10月12日(路透社) - 科学家们以比以往任何时候都更详细地检查人类大脑的细胞水平，确定了大量的细胞类型 - 超过3300种 - 这些细胞类型分布在我们最复杂的器官中，形成了一本可能有助于确定神经疾病的细胞基础并促进新疗法的图谱。

周四公布的雄心勃勃的研究还检查了人类大脑与其他灵长类动物 - 黑猩猩、大猩猩、恒河猴和狨猴 - 之间的相似之处和差异，阐明了一些区分我们与进化近亲的因素，真正使我们成为人类。

这项工作发表在《科学》和其他两本期刊上的21篇研究中，得到了美国政府国家卫生研究院大脑计划细胞普查网络财团的支持。

人类大脑在其实用性 - 感知、运动、阅读、写作、说话、思考等方面 - 和其细胞多样性方面都非常复杂。

神经元 - 或神经细胞 - 是大脑的基本单位，接收感觉输入，向肌肉传递命令，并在此过程中传递电信号。大脑包括近1000亿个神经元和更多的非神经元细胞。所有这些都组织在数百个不同的大脑结构中，管理着各种功能。

研究发现了3,313种细胞类型，大约是先前已知数量的10倍，还确定了每种细胞类型使用的完整基因集，同时绘制了它们在大脑中的区域分布。

“整个大脑细胞图谱为我们作为人类所能做的一切提供了细胞基础，”西雅图艾伦大脑科学研究所的神经科学家埃德·莱恩（Ed Lein）说道，他是研究人员之一。

不同的细胞类型具有不同的特性，并且很可能在疾病中受到不同的影响，莱恩说。

一个意外的发现是，细胞多样性集中在大脑的进化较早的部分 - 中脑和后脑 - 而不是负责高级认知功能（包括学习、决策、感知、记忆和语言）的新皮质。

像阿尔茨海默病、帕金森病和肌萎缩侧索硬化（ALS）等与大脑相关的疾病是最棘手的。

“大多数大脑疾病仍然没有治愈甚至治疗方法，这个图谱应该作为加速理解疾病详细细胞基础和瞄准下一代治疗药物的进展的基准，”莱恩说。

研究人员绘制了与阿尔茨海默病（最常见的痴呆症类型）以及包括精神分裂症、躁郁症和重度抑郁症在内的各种神经精神障碍相关的基因开关和大脑细胞类型。

他们确认了小胶质细胞（一种大脑中的免疫细胞）与阿尔茨海默病之间的联系，并揭示了某些类型的大脑神经元与精神分裂症之间的联系，这是一种以与现实脱离为特征的严重精神疾病。

此外，研究人员通过比较颞叶皮层（新皮质的一个区域，与语言理解等其他更高级的认知功能有关）在人类和我们最近的进化近亲黑猩猩和大猩猩中寻找人类特有的特征。

尽管细胞组织相似，但在人类和另外两个物种中发现了一些基因的不同应用，包括许多与神经连接有关的基因。

“这意味着人类的皮层神经元存在加速特化，这可能有助于皮层回路功能的差异和我们独特的认知能力，”艾伦研究所神经科学家特里格夫·巴肯说。

莱因补充说，与黑猩猩和大猩猩相比，在人类中发生的某些细胞类型的分子修饰可能影响它们“如何连接在一起 - 或这些连接的可塑性 - 并且可能是使人类大脑独特的重要部分。”

科学家们预计大脑研究还有很长的路要走。

“我们只是刚刚开始勾画人类大脑的复杂性，”加州大学圣地亚哥分校表观基因组学中心主任、研究人员之一彭仁说。“还需要更多的工作来充分理解大脑结构和功能的多样性、变异性和功能。”