研究人员发现,一种对肢体胚胎发育至关重要的蛋白质,也在决定哺乳动物新皮层(大脑外层)如何形成方面发挥作用。“我们知道,与身体其他部位模式形成相关的信号蛋白[在]胚胎皮层中被发现,但我们没有简单的方法来了解它们在那里做什么,”芝加哥大学的神经生物学家伊丽莎白·格罗夫说。“一直有人猜测,皮层模式形成依赖于完全独特的机制。”
大脑的最上层被仔细地布置,特定区域专门用于控制身体部位的运动以及接收来自眼睛、耳朵和皮肤的感觉。这种模式在发育过程中如何建立尚不清楚。现在,格罗夫和一位同事在今天的《科学》杂志上报告说,他们发现成纤维细胞生长因子 8 (FGF8)(其缺失会阻止肢体正常生长)充当一种信号,告诉新皮层哪个方向是前方。
当 FGF8 基因被注入或从胚胎小鼠大脑的前部移除时,朝向前部的结构分别变得细长或缩短。当 FGF8 被注入大脑后部时,第二组胡须桶(位于大脑前部,监测胡须发生情况的细胞群)出现在后部。
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这一结果可能有助于阐明大脑进化背后的机制,大脑进化通常涉及在新皮层上添加新的区域。“我们一直不知道进化是如何实现这种变化的,”格罗夫指出。“因此,令人兴奋的是,我们发现可以通过修改单个蛋白质的信号传导来添加一个新区域。”