斯坦福大学医学院主导的研究发现，人脑是两个独立的器官

几个世纪以来，科学家一直认为大脑是一个单一的、统一的器官。但斯坦福大学医学院领导的新研究表明，我们所说的大脑是两个不同的器官，它们独立进化了数亿年。这一发现颠覆了普遍存在的大脑发育模型。几十年来，研究人员一直认同这样一种理论：在发育早期，有一个祖细胞产生了整个大脑。该模型表明大脑的所有部分都有一个共同的发育起源。这项新的研究发现表明，人类大脑由两个古老的神经系统巧妙地组合在一起组成，一个更原始的部分负责调节我们的心脏跳动、呼吸和其他功能，另一个则使我们成为明显的人类，能够诗歌、数学和思考我们自己的起源。这一发现可能有助于解释为什么科学家们几十年来一直在实验室中努力培养某些类型的脑细胞，并且它为研究影响脑干的破坏性疾病开辟了新途径，例如脊髓性肌萎缩症（也称为 SMA）和肌萎缩侧索硬化症（也称为 ALS 或卢伽雷氏病）。发育生物学副教授凯尔·洛（Kyle Loh）博士说：“我们首次证明，大脑前部是由与大脑后部完全不同的祖细胞产生的。” “我们的发现意味着我们现在可以在培养皿中培养大脑后部（后脑）的神经元并研究它们的功能。”该研究结果发表在 9 月 18 日的《自然神经科学》杂志上。Loh 是资深作者。研究生 Carolyn Dundes 和 Rayyan Jokhai 是该研究的共同第一作者。两个大脑 成人大脑具有三个主要区域：前脑、中脑和后脑。前脑处理更高层次的思维——语言、意识和抽象推理。相比之下，后脑位于头骨后部，通常称为脑干，控制着维持我们生存的基本自动功能：呼吸、睡眠、调节心跳和饥饿冲动。后脑神经元还控制面部、舌头和喉咙的肌肉，从而影响言语和吞咽。尽管后脑至关重要，但几十年来，科学家们一直在努力在实验室中生成人类后脑神经元。这一差距阻碍了对影响脑干的毁灭性疾病的研究，包括脊髓性肌萎缩症和肌萎缩侧索硬化症。 SMA 是 1 岁以下儿童死亡的主要遗传原因。 ALS 通常在 40 岁至 70 岁之间被诊断出来，它会影响前脑和后脑。在这两种疾病中，某些后脑神经元逐渐停止功能，患者失去吞咽能力，当食物或液体吸入肺部时，可能会导致肺炎；最终，患者失去呼吸能力。研究人员的突破来自于对胚胎发育的最早时刻的研究，即身体最初成形的原肠胚形成阶段。 Jokhai 和 Dundes 发现后脑遵循一条独立的发育路径，与创建前脑和中脑的路径平行运行，而不是分支。研究人员通过检查发育中的小鼠胚胎了解到了这一点。他们鉴定出两种不同的大脑祖细胞。其中一个表达一种名为 Otx2 的基因，注定会成为前脑和中脑。另一个基因表达 Gbx2 基因，负责形成后脑。他们表明这两个细胞群永远不会重叠；它们从发展的最初阶段就相互排斥。然后，研究小组检查了这些细胞中的 DNA 包装或染色质。染色质是细胞决定哪些基因可以轻易获取、哪些基因被捆绑起来而无法触及的一种方式。他们的发现是惊人的：前神经外胚层（未来的前脑和中脑）和后神经外胚层（未来的后脑）具有根本不同的染色质配置。这些差异本质上将每个祖细胞锁定在各自的命运中，就像平行轨道上的旅行者从不交叉。 Jokhai 说：“之前制造后脑神经元的尝试可能是试图将前脑和中脑祖细胞诱导成后脑细胞，但我们的研究表明这是不可能的。”这一发现解释了该领域几十年来的挫败感——科学家们一直试图将一种类型的祖细胞转变为另一种类型的祖细胞，但它根本无法转变为另一种类型。 “在干细胞生物学中，人们总是专注于创造最终细胞类型，比如神经元，”乔凯说。 “但重要的是从胚胎发育的最早阶段开始。我们对那个早期时间点的仔细关注使我们能够发现大脑发育的这种根本分裂。”成长的后脑神经元 有了这个知识