智力的進化與哺乳動物大腦新皮層的增厚息息相關(guān)，這個過程離不開皮層神經(jīng)元數(shù)量的增加。皮層神經(jīng)元的增加源于神經(jīng)發(fā)生時程變長以及神經(jīng)干細胞和前體細胞的增殖能力的增強；與此平行的大腦皮層通過形成溝回讓有限的顱骨空間內(nèi)表面積進一步增大。近期的跨物種研究顯示靈長類皮層在亞腦室外區(qū)（OSVZ）進化出新的神經(jīng)發(fā)生區(qū)，此區(qū)域包含大量的具有增殖能力的基底神經(jīng)祖細胞（BPs）以及神經(jīng)元。然而BP細胞的產(chǎn)生和皮層溝回之間的因果關(guān)系仍然不明。

中國科學院上海生命科學研究院神經(jīng)科學研究所羅振革研究組于8月9日在eLife 雜志上發(fā)表了一篇題為《類人類特異基因TBC1D3促進小鼠皮層基底神經(jīng)前體細胞產(chǎn)生及溝回形成》的文章。

　　基因拷貝數(shù)的增加在大腦進化過程中起到至關(guān)重要的作用，尤其是人類特異基因的拷貝數(shù)增加可能會對皮層溝回的復雜化產(chǎn)生影響。人特異基因TBC1D3在人類進化時發(fā)生了拷貝數(shù)的增加，但是其對大腦發(fā)育的影響至今沒有得到系統(tǒng)的研究分析。羅振革組的研究人員發(fā)現(xiàn)通過胚胎電轉(zhuǎn)的方法在小鼠大腦皮層表達TBC1D3可以促進皮層腦室區(qū)放射狀膠質(zhì)神經(jīng)干細胞（vRGs）從腦室的遷離，在亞腦室及其外側(cè)皮層形成一類新的可以自我更新的神經(jīng)祖細胞，這類祖細胞具有與靈長類大腦*的亞腦室外區(qū)（oSVZ）放射狀膠質(zhì)神經(jīng)干細胞（oRGs）相似的形態(tài)和分裂行為，而這類oRG細胞被認為對進化中大腦皮層的增厚及溝回的復雜化起重要作用。此外，在培養(yǎng)的人類大腦切片中下調(diào)TBC1D3基因的表達能夠降低oRG細胞的產(chǎn)生。值得關(guān)注的是，無論是在小鼠胚胎電轉(zhuǎn)還是在轉(zhuǎn)基因小鼠中局部的oRG擴增都經(jīng)常會引起皮層相應區(qū)域形成溝回。綜述，該研究發(fā)現(xiàn)并確認了這種可以調(diào)控oRG產(chǎn)生進而調(diào)節(jié)皮層擴增與溝回形成的人特異基因。此研究中構(gòu)建的轉(zhuǎn)基因小鼠為研究皮層溝回與大腦功能的提供了一種可行工具。

　　此項研究主要是由羅振革組的研究生居相春和侯瓊瓊共同完成，同時獲得了中科院內(nèi)外多名研究人員的幫助。該課題的經(jīng)費支持來源于國家重點基礎研究項目、國家自然科學基金以及中科院先導項目。

　　TBC1D3促進皮層溝回形成模式圖。TBC1D3通過降低vRG細胞中的N-cadherin引起vRG細胞遷離腦室形成類似oRG的細胞，同時激活Ras/ERK等細胞干性相關(guān)信號通路，進而促進此類oRG細胞的增殖，產(chǎn)生更多的oRG或中間前體細胞，導致區(qū)域性神經(jīng)元密度的增加，從而引起小鼠大腦皮層產(chǎn)生溝回。