人脑是地球上进化出的最复杂的结构之一，但我们仍难以完全理解究竟是什么让它与众不同。一项于周一发表在《Nature Neuroscience》期刊上的研究，报告了一种新型脑细胞——一种人类独有的细胞，让我们离弄清这一点又近了一步。
这种细胞被称为蔷薇果神经元，它们约占人类新皮层顶层的 10% 到 15%。新皮层是大脑负责大部分高级认知的区域。这项研究的目的是了解新皮层的多样性，并探究人类是否拥有其他动物所没有的神经元类型。
“我们以前从未见过这样的东西，”匈牙利塞格德大学的研究员、新研究的合著者 Gábor Tamás 说。“结果令人惊讶，但我们并不意外会发现我们物种可能独有的神经回路元素。我们也不意外人类可能拥有更丰富或更复杂的神经元网络。” Tamás 说，令人惊讶的是这种神经元的结构有多么独特，似乎能让它以一种高度专业化的方式发送信号。深入了解这一过程及其运作方式，或许能为人类大脑在动物界称雄的原因提供更多线索。
对人类新皮层顶层进行的神经元调查使用了两种不同的技术。在美国西雅图的艾伦脑科学研究所，研究人员对从捐献遗体者大脑中分离出的单个细胞的基因谱进行了测序。与此同时，Tamás 和他在匈牙利的研究团队通过测量单个细胞的电活动，系统地寻找具有在啮齿动物大脑中未发现的结构和其他特征的神经元。结合这两种方法，研究人员得以识别出蔷薇果神经元，并了解了它们的形状、它们如何将信号传递给其他神经元以及哪些基因控制着它们的函数。
蔷薇果神经元最奇特的特征是其轴突末梢的形状，这是神经元的信号发送装置，负责向其他细胞释放神经递质。神经递质基本上充当着一种语言，神经元通过它们进行相互交流。“蔷薇果细胞的这个轴突末梢，”Tamás 说，“看起来就像一个蔷薇果”——这是蔷薇花在花瓣脱落后留下的附属果实。他补充说，这种“浓密的、纺锤形的形状最初引起了我们的注意。”
该细胞的整体尺寸非常紧凑。以先前研究中已知最小的动物神经元为例，蔷薇果神经元的尺寸几乎是其一半。研究人员仍不完全确定其功能，但他们怀疑蔷薇果神经元通过抑制“兴奋性”神经元的活动来选择性地抑制大脑活动。其紧凑独特的形状非常适合扮演这一角色。“这个功能非常特殊，我们从未见过类似的东西，”Tamás 说。
尽管啮齿动物缺乏蔷薇果神经元，但这并不排除这些细胞存在于其他动物大脑中的可能性。“在人类大脑中存在但不存在于啮齿动物大脑中的细胞类型，例如纺锤体神经元，”艾伦研究所的科学家、该研究的合著者 Trygve Bakken 说。“这些纺锤体神经元也存在于其他高度社会化、大脑较大的哺乳动物中，例如猴子和海豚，蔷薇果神经元可能也存在于这些物种中。”我们或许可以通过团队使用相同的技术在其他动物身上找到蔷薇果神经元，并弄清楚它们与人类蔷薇果神经元的区别。
Tamás 认为，这些细胞很好地说明了进化是如何运作的：大自然随着时间的推移丰富生物学，创造出能够让物种发展出更精确、更复杂功能的变异。“在这种情况下，进化提供了引人思考的东西，”他说。“这项研究最重要的成果是，我们现在有证据表明，与标准的动物模型相比，人类物质得到了丰富。”
从更实际的角度来看，这些发现可能有助于阐明我们如何预测和治疗一系列不同神经系统疾病的发生和进展。人类大脑的复杂性也伴随着我们容易受到多种其他动物不受影响的疾病的影响。“如果蔷薇果神经元与脑部疾病有关，那么我们可以设计基因工具来靶向这种细胞类型进行研究，甚至可能用于治疗，”Bakken 说。
这项工作会受到一个事实的限制：如果这些细胞不存在于其他动物模型中，那么研究它们在治疗阿尔茨海默病或精神分裂症等疾病中的作用将非常困难，因为我们无法在小鼠身上进行与在人类身上相同的实验。“我们被困住了——弄清这些细胞的功能并不容易，”Tamás 说。“然而，我们有机会通过检查患有特定疾病的患者的蔷薇果细胞来在未来实现这一目标。”将蔷薇果细胞的基因表达谱与已知疾病的基因标记联系起来，可以阐明蔷薇果神经元与某些疾病的关系。除了进一步表征蔷薇果神经元并调查其他皮层区域的脑细胞多样性外，Tamás 表示，该团队实际上正在为一项关于蔷薇果细胞在特定人类神经精神疾病中作用的后续研究做准备，尽管他没有透露是哪种疾病。
从某种意义上说，这些发现开启了更多问题而不是答案。“蔷薇果神经元代表了我们首次发现的‘线索’，它们是人类特有的神经元，”Tamás 说。“还有一些我们尚未公布的，在人类中新出现的神经元。”我们新发现的“ rosy picture ”（美好的前景）可能仅仅是未来一系列新发现的预兆。
