大多数灵长类动物的大脑相对较大，并覆盖有独特的褶皱和凹槽。然而，常见的卷尾猴（Callithrix jacchus）却是一个不同寻常的例外。这些小猴子的大脑几乎完全光滑，几乎没有褶皱。德国灵长类动物研究中心（DPZ）和哥廷根的莱布尼茨灵长类动物研究所的科学家们现在已经识别出几种细胞过程，这帮助解释了这种差异。研究人员使用被称为类器官的小型大脑结构，发现卷尾猴的神经前体细胞（产生神经元的细胞）与人类的发育方式不同。这些差异涉及细胞的结构、分裂速度和发育时机。这些变化共同减少了产生的神经元数量，从而导致卷尾猴大脑的体积更小、表面更光滑。研究结果发表在《科学进展》上，为灵长类动物脑的进化提供了新的见解，并有可能最终改善我们对人类大脑发育障碍的理解。 为什么一些灵长类动物的大脑是光滑的而不是褶皱的 大脑的大小和表面褶皱的程度是区分不同灵长类动物物种的重要特征。例如，人类的大脑表面高度褶皱，类似于核桃的脊和槽。这种排列大大扩展了大脑的表面积，为数十亿支持复杂思维和其他高级智力活动的神经元创造了空间。科学家们认为，现代灵长类动物的共同祖先已经拥有一个中等大小的大脑，并至少具有一些褶皱。然而，并不是所有今天生活的灵长类动物都保留了这些特征。常见的卷尾猴（Callithrix jacchus）是南美洲原产的小猴子，在生物医学研究中日益重要，它们的大脑几乎没有可见的褶皱。德国灵长类动物研究中心的研究人员旨在确定为什么它们的大脑与人类和其他灵长类动物的发展如此不同。研究的两个第一作者之一、DPZ青年研究组脑部发育与进化的博士生莉迪亚·蒂尼扬斯卡娅解释说：“我们希望理解细胞层面上哪些变化导致卷尾猴的大脑生长更少且形成更少的褶皱。最初，常见的卷尾猴大脑表现出大型褶皱灵长类动物大脑的典型结构和组成。随着发育的进行，必须发生某些过程，有效减缓神经细胞的产生。” 科学家发现减缓大脑生长的原因 为了研究这些发育上的差异，团队比较了从人类和常见的卷尾猴细胞生长的脑类器官。他们的注意力集中在神经前体细胞上，这些细胞在大脑发育过程中负责产生神经元。这些前体细胞在最终确定大脑的大小和形状方面起着重要作用。它们产生的神经元越多，大脑皮层扩展和形成褶皱的潜力就越大。研究人员发现，卷尾猴较小且光滑的大脑皮层并不是单一的发育变化的结果。相反，几种涉及不同类型前体细胞的差异共同限制了神经元的产生和大脑的褶皱。研究的第一作者之一、青年研究组的博士生塞萨尔·马特奥·巴斯蒂达斯·贝坦库尔解释说：“我们的研究表明，常见的卷尾猴中的某些前体细胞的分裂速度显著慢于人类。其他前体细胞的结构较人类细胞更简单，具有较少的突起，因此增殖能力较差。这两个因素最终导致神经细胞数量的减少，从而使卷尾猴大脑的大小更小且褶皱更少。”科学家们还识别出在发育过程中某些前体细胞特征和行为出现的时间的重要差异。与人类相比，卷尾猴在这些细胞可以快速繁殖的整体期间较短。细胞分裂速度较慢、细胞结构较简单、快速生长的时间窗口较短共同帮助解释了为什么卷尾猴的大脑产生的神经元更少，形成的褶皱也远少。 微型大脑揭示重要的发育线索 这项研究主要依赖于脑类器官，即从细胞生长的小型三维结构，能够再现早期大脑发育的重要特征。这些微型模型使科学家能够在多个样本中研究发育变化，并比较关键过程的时间。“这项研究结合了体内和体外方法的优点，”青年研究组脑部发育与进化的负责人迈克尔·海德说。“类器官非常适合获得统计上可靠的结果，因为在灵长类动物中这样样本量是不可行的。因此，我们随后重复了一些关键实验。