艾倫腦科學(xué)研究所的科學(xué)家們近日在新研究中對人類和小鼠大腦的細(xì)胞和分子構(gòu)成進(jìn)行了解析，通過分析大腦中約1000種基因的表達(dá)鑒別了人類大腦不同區(qū)域間、人類個(gè)體大腦間，以及人類與小鼠大腦間的相似與不同之處。該研究成果在線發(fā)布在4月13日的《細(xì)胞》（Cell）雜志上。

該研究顯示人類個(gè)體間具有高度的相似性。在大腦三個(gè)特定區(qū)域檢測的近1000種基因中只有5%在人類個(gè)體間顯示出表達(dá)差異。此外，將這一數(shù)據(jù)集與艾倫小鼠大腦圖譜（Allen Mouse Brain Atlas）中的數(shù)據(jù)比較，證實(shí)在人類與小鼠間存在極大的一致性，人類視覺皮質(zhì)與小鼠同一區(qū)域共享79%的基因表達(dá)。

該數(shù)據(jù)集通過艾倫大腦圖譜數(shù)據(jù)門戶（ALLEN Brain Atlas data portal，www.brain-map.org）對公眾開放，有望推動(dòng)各科學(xué)團(tuán)體進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)。具體而言，它包含了大約1000種基因詳細(xì)的、分子水平原位雜交基因表達(dá)數(shù)據(jù)，這些基因被證實(shí)在幾個(gè)無疾病成年人大腦（包括男性和女性）的兩個(gè)不同皮質(zhì)區(qū)中參與了疾病或神經(jīng)功能。

在本研究中分析的基因可以分為三類：皮質(zhì)中的細(xì)胞類型的標(biāo)志基因；特定神經(jīng)功能或中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)基因；以及對理解不同物種神經(jīng)進(jìn)化有價(jià)值的基因。

人類的大腦

發(fā)布的分析結(jié)果揭示出人類皮質(zhì)（復(fù)雜信息處理區(qū)）的不同區(qū)域，尤其是顳葉皮層和視覺皮質(zhì)之間的基因表達(dá)具有高度一致性。在這些區(qū)域中表達(dá)的大部分基因，84%顯示出皮質(zhì)區(qū)間的一致的表達(dá)模式。這一研究發(fā)現(xiàn)支持了整個(gè)皮質(zhì)運(yùn)用共同的組織和功能原則這一假說，因此詳細(xì)研究某一區(qū)域——例如視覺皮質(zhì)——為揭示整個(gè)大腦運(yùn)行機(jī)制帶來了希望。該研究還顯示了人類個(gè)體間基因表達(dá)的廣泛保守性。在研究分析的基因中，只有46個(gè)（5%）基因在個(gè)體、無疾病人類大腦間顯示出差異表達(dá)。

物種間差異

準(zhǔn)確性可能受限之處具有至關(guān)重要的意義?？傮w而言，這些研究結(jié)果表明兩個(gè)物種間的基因表達(dá)具有良好的保守性。不過盡管大部分基因表達(dá)相似，研究作者也報(bào)道了一些顯著的差異。

研究結(jié)果揭示了每個(gè)物種特異性的不同的分子標(biāo)記。追蹤這些歸屬于特定細(xì)胞類型的基因，研究作者指明了每種皮質(zhì)細(xì)胞類型獨(dú)特的分子標(biāo)記。這些分子標(biāo)記或可反映及促成物種特異性功能。

根據(jù)該研究的結(jié)果，在視覺皮質(zhì)只有21%的基因表達(dá)顯示出人類和小鼠間差異，而這些差異的特性或能揭示出更多關(guān)于人類獨(dú)特性的信息。盡管所觀察在疾病和進(jìn)化類別中的基因間差異很小，然而在細(xì)胞類型類別中基因卻顯示出顯著的差異，其中大量的基因已知與細(xì)胞間的溝通有關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明細(xì)胞內(nèi)溝通或是人類獨(dú)特大腦功能的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

推動(dòng)該領(lǐng)域

到目前為止，其他檢測人類基因表達(dá)的研究或是針對大腦的分割區(qū)域，或是一套選擇性的基因，缺乏特異的解剖信息。這一人類大腦數(shù)據(jù)集同艾倫小鼠大腦圖譜及已經(jīng)發(fā)布的數(shù)以百計(jì)的研究一樣，利用數(shù)據(jù)證實(shí)將高分辨率、細(xì)胞水平的空間信息與基因表達(dá)分析研究相結(jié)合，將幫助科學(xué)家們獲取更多關(guān)于促成細(xì)胞類型、神經(jīng)回路以及最終大腦功能的基因的信息。