研究揭示形成大脑“核桃纹”的分子基础
本报讯（记者张楠）如果你看过人类大脑的标本，一定会对它布满沟回的“核桃纹”印象深刻。日前，中国科学院昆明动物研究所研究员石磊团队系统阐释了大脑皮层褶皱形成的分子基础，不仅为理解人类大脑的进化提供了新视角，也为探索神经发育疾病的成因提供了新线索。相关研究成果发表于《自然-遗传学》。
相比光滑平整的小鼠大脑，人类大脑错综复杂的“核桃纹”——褶皱，正是人们拥有高级认知功能的生物学基础。传统观点认为，皮层的扩张主要得益于灵长类进化出的新基因。但这项研究揭示了另一种可能：一些古老且保守的基因在进化过程中通过表达水平的重塑，同样对大脑发育起到了关键作用。
为追踪这一进化过程，研究团队系统比较了小鼠、树鼩、狨猴、猕猴和人类胚胎期大脑皮层各层的转录组数据。结果显示，一个名为CCNB1IP1的古老基因，在灵长类出现之前就已在大脑中表达。在随后的进化历程中，其表达水平在小鼠、树鼩、狨猴、猕猴和人类之间呈现出明显的阶梯式上升，并在人类大脑中达到最高水平。
CCNB1IP1的表达量与大脑皮层的折叠程度密切相关。例如，具有平滑脑的狨猴，其表达量与树鼩相近；具有褶皱的猕猴则表达量明显升高；脑回指数最高的人类，其表达量也最高。进一步的研究表明，这种表达量的攀升由基因周围顺式调控元件的改变所驱动。
在分子机制上，科学家发现CCNB1IP1蛋白能够通过泛素化途径降解转录因子E2F1。这一过程可能改变了神经祖细胞的细胞周期动态，促进了基底祖细胞的增殖，并最终驱动了皮层面积的增大和折叠结构的形成。
为了验证这一机制，研究团队构建了条件性敲入小鼠模型，使其表达人类水平的CCNB1IP1。结果显示，原本大脑皮层平滑的小鼠在表达人类水平的CCNB1IP1后，皮层成功发育出类似灵长类的折叠结构。进一步的行为学测试表明，这些小鼠的学习与记忆能力有所增强。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41588-026-02773-x