研究人員發現,一種對肢體胚胎髮育至關重要的蛋白質,也在決定哺乳動物新皮層(大腦外層)如何形成方面發揮作用。“我們知道,與身體其他部位模式形成相關的訊號蛋白[在]胚胎皮層中被發現,但我們沒有簡單的方法來了解它們在那裡做什麼,”芝加哥大學的神經生物學家伊麗莎白·格羅夫說。“一直有人猜測,皮層模式形成依賴於完全獨特的機制。”
大腦的最上層被仔細地佈置,特定區域專門用於控制身體部位的運動以及接收來自眼睛、耳朵和皮膚的感覺。這種模式在發育過程中如何建立尚不清楚。現在,格羅夫和一位同事在今天的《科學》雜誌上報告說,他們發現成纖維細胞生長因子 8 (FGF8)(其缺失會阻止肢體正常生長)充當一種訊號,告訴新皮層哪個方向是前方。
當 FGF8 基因被注入或從胚胎小鼠大腦的前部移除時,朝向前部的結構分別變得細長或縮短。當 FGF8 被注入大腦後部時,第二組鬍鬚桶(位於大腦前部,監測鬍鬚發生情況的細胞群)出現在後部。
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這一結果可能有助於闡明大腦進化背後的機制,大腦進化通常涉及在新皮層上新增新的區域。“我們一直不知道進化是如何實現這種變化的,”格羅夫指出。“因此,令人興奮的是,我們發現可以透過修改單個蛋白質的訊號傳導來新增一個新區域。”