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近期，中國科學院自動化研究所腦網(wǎng)絡組研究團隊聯(lián)合國內(nèi)外科研機構(gòu)，發(fā)布了迄今為止最精細的黑猩猩腦圖譜——黑猩猩腦網(wǎng)絡組圖譜（ChimpBNA）。這一成果為比較神經(jīng)科學研究提供了重要工具，并為探討人腦演化提供了新視角。黑猩猩是人類最親近的靈長類親戚之一，與人類共享約600萬至800萬年前的共同祖先。盡管黑猩猩的大腦體積只有人類的三分之一左右，但它們在神經(jīng)解剖學和認知功能方面展現(xiàn)出較多相似之處，包括社會行為、工作記憶和工具使用。這些相似性使黑猩猩成為研究人類演化的關鍵比較對象。當前，跨物種神經(jīng)科學研究面臨的主要挑戰(zhàn)是缺乏具有生物學意義的標準化腦部參考系統(tǒng)。以往的比較分析嘗試通過細胞構(gòu)筑、髓鞘配布、宏觀解剖、功能連接模式、功能激活或這些特征的組合來定義物種間的同源大腦皮層區(qū)域，但由于構(gòu)建這些圖譜所使用的模態(tài)和尺度不一致，跨物種的直接比較十分困難。針對上述難題，該研究基于此前提出的利用腦連接信息繪制腦圖譜的基本思想，繪制出黑猩猩腦網(wǎng)絡組圖譜。利用這一圖譜，研究重建了同源白質(zhì)纖維束，為人類和黑猩猩構(gòu)建了連接指紋圖，并為在亞區(qū)級別進行細粒度的跨物種腦連接差異分析以及識別相關的白質(zhì)束提供了可能。進一步，研究檢查了每個物種腦連接模式的廣泛側(cè)化，并將這些模式與物種間連接性差異的關系對齊到一個共同的空間中，識別了與物種間連接性差異相關的基因及其表達模式。研究發(fā)現(xiàn)，黑猩猩腦網(wǎng)絡組圖譜揭示了與人類大腦皮層顯著不同的連接模式，特別是在外側(cè)顳葉和背外側(cè)前額葉皮層。這些差異與大腦皮層擴張的模式不同，表明大腦皮層演化中的連接性變化可能比之前認為的更為復雜和微妙。同時，研究顯示，物種間連接性不對稱的區(qū)域，其形成可能與演化分歧有關。這些連接性差異區(qū)域高表達的基因，富集在對皮層投射回路和突觸形成重要的細胞類型中，表明這些基因在神經(jīng)回路的發(fā)展、功能和演化中發(fā)揮了重要作用。這一黑猩猩腦網(wǎng)絡組圖譜呈現(xiàn)了黑猩猩腦部的詳細地圖，將成為神經(jīng)科學研究的重要資源，有望為揭示人類大腦獨特性提供新線索。該研究通過將神經(jīng)影像數(shù)據(jù)與遺傳數(shù)據(jù)相結(jié)合，為人類認知能力演化的物種特異性差異提供了潛在的基因表達相關性。后續(xù)，研究團隊將專注于建立更準確的跨物種同源映射，以進一步增強跨物種腦圖譜在理解神經(jīng)系統(tǒng)演化中的實用性。相關研究成果發(fā)表在《創(chuàng)新》（The Innovation）上。研究工作得到科技創(chuàng)新2030-“腦科學與類腦研究”重大項目和國家自然科學基金等的支持。為促進全球科研人員的合作研究，該團隊已公開黑猩猩腦網(wǎng)絡組圖譜的表面和體積數(shù)據(jù)文件以及支持所有圖表的源數(shù)據(jù)。論文鏈接開源數(shù)據(jù)研究框架圖從黑猩猩到人類的腦演化之旅