两组起始细胞
几十年来，生物学教科书一直将大脑描述为由一个早期祖细胞生长而来，该细胞产生该器官的每一个部分。斯坦福大学医学院主导、于9月18日发表在《自然·神经科学》上的一项研究称，这一图景是错误的。
研究团队在原肠胚形成阶段——即一簇简单细胞组织成身体结构的阶段——观察胚胎时，识别出两个截然不同的神经祖细胞群体。前脑和中脑源自其中一个群体。控制呼吸、心率和吞咽的后脑则由另一个具有不同起源的群体发育而来。
“我们首次证明，大脑前部与大脑后部源自完全不同的祖细胞，”斯坦福大学发育生物学副教授、该研究的资深作者之一凯尔·洛说。
培养皿中的谜题
这一发现源于一个实验室难题。来自大脑前部的干细胞在培养皿中很容易生长，而本应成为后脑组织的细胞几乎从不生长。这项新研究解释了原因：早先的实验试图诱导前脑和中脑祖细胞变成后脑细胞，而研究表明这是不可能的。从正确的祖细胞群体出发，研究人员培养出了能产生动作电位并生成标记后脑节段蛋白质的神经元，这些节段控制面部和吞咽肌肉。
5.5亿年的接线
研究团队随后回溯了进化时间。他们在鸡、斑马鱼和橡子虫中发现了同样的双起源模式。橡子虫是生活在海底的小型生物，与人类拥有遥远的共同祖先。水母大约在6亿至7亿年前与人类谱系分化，它们在身体两端保留了两套神经系统。
作者认为，进化并非从零发明了大脑。它将已经存在的两套神经系统在空间上推合到一起。“把大脑作为一个器官可能更高效，但我们依赖这种原始方式将大脑做成两个独立部分，”洛说。由于这两半遵循不同的构建规则，这一发现可能改变研究人员在实验室中模拟后脑疾病等病症的方式。