Neuron：人类大脑发育交响曲三乐章

　　

生物通报道  从子宫中到成年，人类大脑的发育遵循精确计时的设计编排，在生命的不同阶段表现独特的基因活性模式。来自耶鲁大学的研究人员将这一研究发现报告在12月26日的《神经元》（Neuron）杂志上。

在这篇文章中，耶鲁大学研究小组针对不同发育阶段大脑新皮质中的基因活性进行了大规模分析。大脑新皮质是大脑主管感觉、行为和认知的一个区域。分析结果表明，总体大脑区域结构主要是在怀孕后的前六个月通过一系列的遗传活动而形成，这在新皮质的一些特异区域尤为显著。随后在妊娠的末三个月呈现短暂停歇。在此期间，除了刺激所有新皮质区域形成连接的基因，在某些特定脑区域活化的大多数基因进入静息状态。然后，在儿童期晚期及青春期早期，遗传管弦乐队再次启动，帮助精细地塑造出逐渐执行更特化任务的新皮质区域，这一过程持续到成年期。

该研究的资深作者、耶鲁大学Kavli神经科学研究所神经生物学教授Nenad Sestan说，分析结果首次显示出了这一人类大脑发育的“沙漏”（ hour glass）素描图，在高度复杂的基因表达模式之间夹着一个遗传活动间歇期。研究人员说，有趣的是在发育猴子中并没有观察到定义这一人类“沙漏”素描图的某些遗传活动模式，表明它们有可能发挥作用塑造了人类大脑发育特有的一些特征。

Sestan说，这些研究结果强调了在出生后最早的几年里基因与环境之间适当相互作用的重要性，此时脑细胞之间的突触连接同步形成，塑造出了生命后期利用的大脑结构。例如，在儿童早期突触连接同步过程遭到破坏与自闭症有关联。

Sestan说，人类的大脑更像是社区，是由生活在周边区域内的社会群体所定义。

Sestan 说：“社区快速地建立起来，然后一切事物都减慢速度，新皮质专注于形成如同电网一样的连接，之后当这些区域同步化时，社区开始像小意大利区或中国城一样呈现不同的功能特性。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文索引：

Temporal Specification and Bilaterality of Human Neocortical Topographic Gene Expression

Transcriptional events involved in the development of human cerebral neocortex are poorly understood. Here, we analyzed the temporal dynamics and laterality of gene expression in human and macaque monkey neocortex. We found that interareal differences exhibit a temporal hourglass pattern, dividing the human neocortical development into three major phases. The first phase, corresponding to prenatal development, is characterized by the highest number of differential expressed genes among areas and gradient-like expression patterns, including those that are different between human and macaque. The second, preadolescent phase, is characterized by lesser interareal expression differences and by an increased synchronization of areal transcriptomes. During the third phase, from adolescence onward, differential expression among areas increases again driven predominantly by a subset of areas, without obvious gradient-like patterns. Analyses of left-right gene expression revealed population-level global symmetry throughout the fetal and postnatal time span. Thus, human neocortical topographic gene expression is temporally specified and globally symmetric.