这项研究的发现揭示了神经管出生缺陷、智力残疾和自闭症风险的潜在原因的重要组成部分。

德州农工大学医学院的研究人员提供了im的答案创造问题有限公司关于大脑皮层是如何发育的，提供了新的信息关于智力残疾的根本原因。

德克萨斯农工大学医学院的研究人员在我们对大脑发育方式的理解上取得了重大进展。这项新研究推进了我们对区分人类和其他动物的大脑区域如何发育的理解，并阐明了导致智力残疾(如自闭症谱系障碍)的原因。

多年来，科学家们已经认识到哺乳动物的智力和大脑新皮层中薄薄的一层细胞之间的重要关系。新皮层是大脑中控制认知、感知和语言等高阶过程的区域。大脑皮层的表面积反映了一个生物的心智能力的高度发达程度。例如，人类的新皮质只有老鼠的三倍厚。但是，人类大脑皮层的表面积比老鼠大1000倍。自闭症谱系障碍和智力障碍都是由大脑这一区域的畸形引起的发育缺陷。

目前尚不清楚的是，这部分大脑的进化扩张是如何选择性地进行的，以增加其厚度为代价来增加新皮质的表面积。这一过程的一个重要方面是，作为大脑构建模块的神经干细胞的初始种群是如何分布的。

“在大脑皮层中有许多水平排列的独立处理单元。医学院杰出教授、E.L. Wehner-Welch基金会化学主席、该研究的合著者Vytas A. Bankaitis说:“你拥有的表面积越多，你可以容纳的处理单元就越多。”该研究发表在《细胞报告》上。“问题是，在哺乳动物的进化树上，为什么大脑皮层的表面积比它的厚度要大得多?”为什么神经干细胞在增殖时向横向扩散，而不是相互堆积?”

这个问题很关键，因为当细胞不扩散，而是堆积起来时，就会产生一个更厚、表面积更小的新皮层——这一特征在智障甚至自闭症病例中都被观察到。

该研究的合著者、医学院助理教授谢志刚(音译)说:“研究得最多的智力残疾遗传原因之一，是一种最初被称为LIS1的基因的突变。”“这种基因突变会导致大脑光滑，这与智力残疾有关。一个典型的观察结果是病人的新皮层比正常的要厚。最近也有研究确定了自闭症患者大脑的共同差异，包括这些个体的新皮质区域异常增厚。”

科学家们早就知道，当神经干细胞分裂时，它们的细胞核会随着细胞周期在解剖空间内上下移动，这一过程被称为核间动力迁移。它们通过利用细胞骨架网络来做到这一点，这个网络就像火车轨道一样，带有发动机，以严格控制的方式使细胞核上下移动。虽然已经提出了一些想法，但原子核为什么会以这种方式移动，这种轨道网络是如何被控制的，以及核间动力迁移在新皮层的发育中起什么作用，仍然是一个谜。

在他们的研究中，谢和班凯蒂斯为这些问题提供了答案。

至于为什么，Bankaitis解释说，在新皮质发育的胚胎阶段，有这么多细胞如此紧密地聚集在一起，它们的细胞核上下运动导致了向上和向下的对立力量，使正在分裂的神经干细胞扩散开来。

班凯蒂斯说:“想想一管牙膏。“如果你拿着牙膏管，把它放在你的双手之间，从下往上推，从上往下推，会发生什么?它会变平并散开。这就是它的工作原理。由于细胞核的运动，会产生一种向上的力和一种向下的力，从而使这些细胞扩散开来。”

Xie和Bankaitis还展示了细胞是如何做到这一点的，他们将几个不同的通路连接在一起，协同“告诉”新生神经干细胞去哪里。

Bankaitis说:“我认为这是第一次真正将分子和信号通路结合在一起，表明这一过程是如何被控制的，以及为什么它会与神经发育缺陷相关。”“我们已经采取了一种生化途径，将其与细胞生物途径联系起来，并将其与与细胞核对话的信号途径联系起来，以促进核行为，产生一种力量，发展复杂的大脑。现在它是一条完整的赛道。”

这项研究的结果揭示了自闭症风险、智力残疾和神经管出生缺陷的潜在原因的一个重要因素。对新皮层形状调节基本原理的新认识，也将有助于设计体外脑培养系统，更准确地反映感兴趣的发育过程，并改善神经药物开发的前景。

“虽然可能有很多原因可以证明为什么大脑新皮层变厚而不是扩散，但我们的工作提供了一个新的视角，来研究为什么自闭症和智力残疾患者往往会表现出更厚的皮层，”谢说。“事实上，LIS1基因产物是核迁移的核心调节器，包括我们在这项工作中研究的相互动力核迁移，这支持了我们在这篇论文中得出的结论。”