大腦皮層的發(fā)育很大程度上取決于負責生成神經(jīng)元的干細胞，稱為放射狀膠質(zhì)細胞。到目前為止，人們認為這些干細胞通過一個簡單的過程(即單細胞譜系)產(chǎn)生神經(jīng)元。然而，由西班牙國家研究委員會 (CSIC) 和埃爾切米格爾·埃爾南德斯大學 (UMH) 聯(lián)合中心神經(jīng)科學研究所 (IN)的研究員Víctor Borrell領導的神經(jīng)發(fā)生和皮質(zhì)擴張實驗室領導的一項研究，不僅發(fā)現(xiàn)放射狀膠質(zhì)細胞的類型比之前想象的要多得多，而且還發(fā)現(xiàn)至少有三種不同的神經(jīng)發(fā)生過程在同一大腦區(qū)域和同一發(fā)育時刻并行發(fā)生。

這項工作的結果發(fā)表在《科學進展》雜志上，通過平行譜系的參與揭示了神經(jīng)發(fā)生的復雜性。 “我們發(fā)現(xiàn)有幾種替代途徑來生成神經(jīng)元，并且所有途徑同時起作用，盡管我們也看到最終結果始終是在該發(fā)育階段具有相似特征和功能的神經(jīng)元”，解釋道博雷爾。

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明平行譜系的存在與大腦皮層的折疊有關。該文章的第一作者說：“從這個意義上講，一個基本方面是形成神經(jīng)元的‘路線’在同一時間和同一地點起作用，但在整個皮層中的數(shù)量不同，回和溝之間是不同的” ，露西婭·德爾·瓦萊·安東。為了理解這種聯(lián)系，研究人員研究了雪貂大腦中無疑會產(chǎn)生回和溝的區(qū)域中神經(jīng)元的形成，同時，通過使用公共數(shù)據(jù)庫，他們還能夠在人類和小鼠大腦中對其進行分析。

小腦回路發(fā)展、布線和功能實驗室負責人胡安·安東尼奧·莫雷諾·布拉沃 (Juan Antonio Moreno Bravo)也參與了這項研究的開展過程，專家們觀察到，盡管這三個譜系在腦回和溝區(qū)均發(fā)揮作用，不同的過程占主導地位，具體取決于位置。 “一開始，皮質(zhì)是光滑的，但有一個區(qū)域會生長很多，隨著它的生長，最終會形成腦回。與此同時，在它旁邊的其他區(qū)域?qū)⑸L較少，并保持凹陷，形成腦溝”，博雷爾說，他解釋說，“腦回和腦溝之間的第一個區(qū)別是它生長的程度，這與腦回的生長量有關。神經(jīng)元將在那個地方誕生。例如，在腦溝中，我們發(fā)現(xiàn)在這三種“路線”中，產(chǎn)生較少神經(jīng)元的路線占主導地位，而在腦回中，則會發(fā)生相反的情況”。

了解這些具有高分裂能力的新型干細胞的存在，以及并行生成神經(jīng)元的各種機制，使我們能夠理解導致人類大腦皮層與其他物種相比擴大的過程。

這項研究使科學家能夠以前所未有的細節(jié)探索腦回和腦溝神經(jīng)元表達的基因。 Víctor Borrell 解釋說：“我們的目的是觀察我們研究的所有細胞中哪些表達已知在人類畸形中發(fā)生突變的基因。我們證實并非所有這些細胞都表達導致這些大腦畸形的基因。我們觀察到它們主要由新生神經(jīng)元而不是祖細胞表達”。

沿著這些思路，研究人員強調(diào)，盡管在全球水平上具有相同的功能，但出生在腦回中的神經(jīng)元表達的基因?qū)τ谌祟惼訐碛心X回至關重要。這表明，當患者因大腦缺乏腦回而出現(xiàn)畸形時，缺陷專門發(fā)生在腦回的神經(jīng)元中，而不是腦溝的神經(jīng)元中。