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2024年4月18日，西北工业大学的张松瑶博士、张拓副研究员及韩军伟教授在eLife（IF:7.7）上发表了题为“Species -shared and -unique gyral peaks on human and macaque brains”的文章。该研究通过对人类和猕猴大脑皮层褶皱形态的分析，揭示了皮层标志物Gyral Peak在人类和猕猴的初级感觉皮层上的保留，这一发现推动了对人类大脑的进化过程的理解。
皮层折叠是灵长类动物大脑的一个重要特征，在各种认知和行为过程中起着至关重要的作用。许多研究揭示了包括猕猴和人类在内的灵长类动物在大脑褶皱形态和大脑功能方面的相似性和差异性。而皮层褶皱形态被认为是大脑功能的基础，因此跨物种褶皱形态的研究对于理解大脑功能和物种进化非常重要。 该研究基于皮层褶皱形态定义了一个脑回范围内的地标：脑回峰（gyral peak）。在人类和猕猴群组大脑中分别识别到了192和85个回峰，而两个物种上有51对回峰是共享的。这些跨物种稳定存在的回峰主要位于低级脑网络中，而物种独有的回峰在高阶脑网络中更加普遍，这个结论在人类上尤为明显。
图一 人类和猕猴大脑的群组脑回峰分布图，以及两个物种共有和各自独有的脑回峰。
图二 共有和独有脑回峰的分布特征 由于脑回峰在每个物种内部的跨个体一致性已经在之前的实验中被证实，因此研究人员比较了，两个物种脑回峰的跨个体一致性。他们发现每个物种内共有回峰的跨个体一致性大于两个物种独有回峰，同时人类和猕猴大脑中共有回峰的跨个体一致性显示出正相关。
图三 两个物种共有回峰和独特回峰的一致性结果 此外，在对两个物种的共有/独有回峰的皮层解剖特性进行统计后，研究人员发现与独有回峰相比，共有回峰的高度和局部表面积较大，但曲率较小。 从大脑网络连通性的角度对共有和独有回峰进行分析，研究人员发现与独有回峰相比，结构和功能脑网络指标中的共有回峰在degree, strength, clustering coefficient, betweeness and efficiency几个指标上表现出更高的值。
表一 人类和猕猴共有和独有回峰之间的大脑功能网络指标 最后，出于对共有和独有回峰是否受到部分基因调控的好奇，研究人员采用AHBA人脑基因表达数据库，对全脑2w多个基因进行筛选，最终发现了7个在共有和独有回峰分类中起到重要作用的基因。 作者介绍 张松瑶博士，毕业于西北工业大学自动化学院脑与人工智能团队，现就职于大连理工大学医学部，任助理教授。研究方向为大脑磁共振影像处理、大脑褶皱形态分析、跨物种研究、脑老化研究等。联系方式：songyaozhang@dlut.edu.cn。 张拓，西北工业大学自动化学院副研究员。专注于脑科学研究。近年来以第一作者或通讯作者（含共同）在国际期刊和会议发表学术论文46篇，如MIA, Neuroimage, HBM, IPMI和MICCAI等，研究成果被Science、PNAS等顶刊所引用。主持国家自然科学基金项目3项（2项面上、1项青年）、参与国家自然科学基金重点项目1项。 本研究受国家自然科学基金项目支持。 原文链接 Songyao Zhang et al, Species -shared and -unique gyral peaks on human and macaque brains, eLife (2024). DOI:https:///10.7554/eLife.90182.3 —— End —— 仅用于学术分享，若侵权请留言，即时删侵！ |
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