研究表明，鸟类已经独立于哺乳动物发育出复杂的大脑

发表在最新一期《科学》杂志上的两项研究表明，鸟类、爬行动物和哺乳动物尽管有共同的祖先，但它们独立地发育了复杂的大脑回路。这些发现挑战了大脑进化的传统观点，并表明，虽然这些群体之间存在可比的大脑功能，但胚胎形成机制和细胞类型遵循了不同的进化轨迹

大脑皮层是哺乳动物大脑中形成新皮层的区域，负责认知和复杂功能的部分是人类与其他物种最大的区别。大脑皮层传统上被认为是哺乳动物、鸟类和爬行动物之间的一种类似结构，仅在复杂性水平上有所不同。假设该区域容纳了类似的神经元类型，具有用于感觉和认知处理的等效电路

之前的研究已经确定了共享的兴奋性和抑制性神经元的存在，以及表明这些脊椎动物物种具有类似进化路径的一般连接模式

然而，新的研究表明，尽管大脑皮层的一般功能在这些群体中是等效的，但其发育机制和神经元的分子特性在整个进化过程中发生了很大差异

第一项研究由阿丘卡罗的Eneritz Rueda Alaña和Fernando García-Moreno在巴斯克研究中心CICbioGUNE和BCAM、总部位于马德里的CNIC、穆尔西亚大学、克伦比尔大学（加拿大）和斯德哥尔摩大学的多学科合作团队的支持下进行，表明虽然鸟类和哺乳动物已经开发出具有相似功能的回路，但这些回路在胚胎发育过程中形成的方式却截然不同

“它们的神经元在每个物种中出生在不同的位置和发育时间，”大脑发育和进化实验室主任García-Moreno博士解释道，“这表明它们不是来自共同祖先的可比神经元。”

研究人员使用空间转录组学和数学建模发现，鸟类和哺乳动物中负责感觉处理的神经元是使用不同的基因组形成的

鸡脑中不同神经元类型的分布（黑色背景）。图片来源：Fernando García-Moreno鸡脑中不同神经元类型的分布（白色背景）。图片来源：Fernando García-Moreno

“他们用来建立细胞身份的遗传工具因物种而异，每种都表现出新的独特细胞类型。”这一切都表明，这些结构和电路不是同源的，而是趋同进化的结果，这意味着“他们通过不同的进化路径独立开发了这些基本的神经回路。”

第二项研究进一步探讨了这些差异。该研究由德国海德堡大学进行，巴斯蒂安·扎伦巴、亨里克·凯斯曼和费尔南多·加西亚·莫雷诺共同指导，提供了鸟类大脑的详细细胞类型图谱，并将其与哺乳动物和爬行动物的细胞类型图谱进行了比较

“我们能够逐个细胞地描述每种神经元在这些大脑中使用的数百个基因，并将其与生物信息学工具进行比较。”

结果表明，鸟类在数亿年的时间里保留了所有其他脊椎动物中存在的大多数抑制性神经元。然而，负责在大脑皮层中传递信息的兴奋性神经元以一种独特的方式进化

鸟类大脑中只有少数神经元类型的遗传特征与哺乳动物相似，如屏状核和海马体，这表明一些神经元非常古老，在物种之间共享

“然而，每个物种的大多数兴奋性神经元都以新的、不同的方式进化，”García-Moreno博士详细介绍道

这些研究使用了空间转录组学、发育神经生物学、单细胞分析和数学建模等先进技术来追踪鸟类、哺乳动物和爬行动物大脑回路的进化

鸡脑中不同神经元类型的分布（黑色或白色背景）。图片来源：Fernando García-Moreno鸡脑中不同神经元类型的分布（黑色或白色背景）-II。来源：Fernando García-Moreno

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重写大脑的进化史

“我们的研究表明，进化为构建复杂的大脑找到了多种解决方案，”García-Moreno博士解释道。“鸟类通过自己的机制发展了复杂的神经回路，而没有遵循与哺乳动物相同的路径。这改变了我们对大脑进化的理解。”

这些发现突显了大脑发育的进化灵活性，表明高级认知功能可以通过截然不同的遗传和细胞途径出现

研究大脑进化的重要性

加西亚-莫雷诺博士解释说：“我们的大脑使我们成为人类，但它也通过共同的进化史将我们与其他动物物种联系在一起。”

鸟类和哺乳动物独立发育神经回路的发现对比较神经科学具有重大意义。了解产生特定神经元类型的不同遗传程序可以为神经发育研究开辟新的途径

García-Moreno博士提倡这种基础研究：“只有了解大脑在胚胎发育和进化史中的形成方式，我们才能真正掌握它的功能。”