科学家发现灵长类动物和其他动物之间大脑的关键差异

摘要:

一个多国研究小组现在已经更好了解物种之间大脑皮层神经元架构的差异,这要归功于高分辨率显微镜。波鸿鲁尔大学发育神经生物学研究小组的研究人员在Petra Wahle教授的领导下,已经证明灵长类动物和非灵长类动物在其结构上一个重要差异:轴突的起源,这是负责传输被称为动作电位电信号的过程。这些结果最近发表在《eLife》杂志上。

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研究小组研究了各种动物,包括啮齿类动物(小鼠、大鼠)、有蹄类动物(猪)、食肉动物(猫、雪貂),以及动物学灵长类的猕猴和人类。科学家们通过使用五种不同的染色技术和对超过34,000个神经元的评估得出结论,非灵长类动物和灵长类动物之间存在着物种差异。

与非灵长类动物的兴奋性锥体神经元相比,灵长类动物大脑皮层外层II和III的兴奋性锥体神经元上携带轴突的树突明显较少。此外,对于抑制性中间神经元,在猫和人类物种之间发现了携带轴突的树突细胞百分比方面的巨大差异。在比较具有初级感觉和高级大脑功能的猕猴皮层区域时,没有观察到定量差异。


研究人员表示,高分辨率显微镜在研究中特别重要,这使得检测轴突起源可以在微米级准确跟踪,这在传统显微镜下有时并不那么容易。通常,一个神经元将到达树突的兴奋性输入与抑制性输入进行整合,这一过程被称为体突整合。然后,神经元决定输入是否足够强大和重要,以通过动作电位传送到其他神经元和脑区。

携带轴突的树突被认为是有特权的,因为这些树突的去极化输入能够直接唤起动作电位,而无需参与体细胞整合和体细胞抑制。为什么会演变出这种物种差异,以及它对灵长类动物的新皮层信息处理可能具有的潜在优势,目前尚不清楚。

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