新研究揭示了大腦皮層的早期進化,可以追溯到5億年前

2020-12-23 孜然實驗室

Shreyas M. Suryanarayana,JuanPérez-Fernández和Sten Grillner,瑞典卡羅林斯卡研究所神經科學系研究員。圖片:Stefan Zimmerman

對七鰓鰻(lamprey)腦的研究使瑞典卡羅林斯卡研究所(Karolinska Institutet)的研究人員能夠將大腦皮層的誕生時間確定為大約3億年到5億年前,從而提供了關於大腦進化的新見解。他們的研究發表在科學雜誌《自然生態與進化》上。

人腦是進化創造的最複雜的結構之一。長期以來,人們一直認為大多數前腦(forebrain)進化主要發生在哺乳動物中,並且像魚類和兩棲動物這樣的更簡單的前哺乳動物群的大腦缺乏功能性皮層。皮層是大腦的外層,它控制著更複雜的大腦功能,例如視覺和運動,以及更高的技能,例如語言、記憶和情感。

該研究的通訊作者,卡羅林斯卡學院神經科學系神經生理學教授斯滕·格裡納(Sten Grillner)說:「我們花了很長的時間使用七鰓鰻研究現存脊椎動物的大腦進化。在這裡,我們結合了神經生理學分析和組織化學技術,對鰻魚腦進行了詳細的研究。」

在這項研究中,研究人員表明,即使是在哺乳動物之前已存在數億年的七鰓鰻,也具有大腦皮層、基底核和多巴胺系統發育的詳細基礎,而這些都是大腦綜合功能的重要組成部分。

研究人員還發現,七鰓鰻皮層具有一個可視區域,在該可視區域上可以表示其視野的不同部分。還發現了感覺和運動區域。

格裡納教授說:「這表明大腦皮層的誕生必須推進到大約3億年前。反過來,這意味著人類大腦的基本結構的定義已經超過5億年,也就是說,在七鰓鰻從哺乳動物和人類的進化系分支出來之前。」

研究表明,人腦的所有主要成分也都在七鰓鰻大腦中發現,儘管每個部位的神經細胞少得多。

他繼續說:「七鰓鰻大腦的重要部分就像人腦一樣得到了保存和組織,這實在是出乎意料。這些發現對於我們了解大腦如何進化以及如何通過進化進行設計至關重要。」

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