大脑情感重要中枢杏仁核的跨物种保守性和差异
皮克斯动画工作室的动画喜剧《头脑特工队》描绘了莉莉大脑中五种情绪在脑内的缤纷世界，也在所有观众头脑里留下了五味俱全的情感风暴。所有人多少都受情绪与情感的支配，然而，情绪与情感是如何进化来的呢？杏仁核大概可以说明这个问题。杏仁核是情绪与情感调控的关键脑区之一，对杏仁核的进化研究有利于阐明情绪与情感的进化起源。
为了进一步探索杏仁核，浙江大学医学院脑科学与脑医学系李晓明教授团队，中科院生物物理研究所/北京师范大学王晓群教授和北京师范大学吴倩教授团队合作。为了在单细胞水平比较不同哺乳类动物杏仁核的细胞类型和基因表达模式，研究团队对人，猕猴和小鼠的杏仁核新鲜组织样本进行了单核RNA测序分析。结果显示，灵长类杏仁核中拥有更高比例的兴奋性神经元，而小鼠杏仁核中拥有更高比例的抑制性神经元。对差异表达基因的分析表明，兴奋性神经元在进化上物种间差异最大。接下来，研究团队通过RNAScope等染色及计算方法预测确定了小鼠，猕猴和人杏仁核神经元亚型的主要亚核团定位，神经元可分为5大类：BLA来源的兴奋性神经元（BLA组）、CEA来源的抑制性神经元（CEA组）、IA来源的抑制性神经元（IA组）、COA/MEA来源的兴奋性和抑制性神经元（COA/MEA组）、杏仁核中皮层中间神经元样的抑制性神经元（amygdala cortical interneuron-like group; Amygdala CI-like组）。进一步分析表明，IA和CEA组在进化上最为保守，而BLA和COA/MEA组在进化上差异相对较大。为了进一步评估杏仁核抑制性神经元的同源性和保守性，研究团队整合了人，猕猴和小鼠杏仁核的抑制性神经元数据集。整合结果表明，IA亚核团高度保守，所有哺乳动物都包含两类TSHZ1+神经元，一种高表达DRD1，另一种低表达，并且它们在物种间可以一一对应。BLA是杏仁核中最大的亚核团，包含最多的兴奋性神经元，进化上，与其他亚核团相比BLA的体积相对增大，表明它可能经历了最显著的进化改变。为了评估BLA在物种间的同源性和保守性，研究团队整合了哺乳动物BLA来源的兴奋性神经元，与抑制性神经元相比，发现整合的BLA兴奋性神经元存在广泛的进化差异。在人BLA中，LAMP5+和SATB2+的兴奋性神经元比例更高。另外，为了在单细胞水平描述蜥孔类动物的杏仁核，并与哺乳类的杏仁核进行广泛的进化比较。研究团队解剖了鸡的杏仁核结构进行单核RNA测序。跨物种分析表明，抑制性神经元富集的亚核团在鸡中也高度保守。
该研究利用单细胞转录组学方法构建了人、猕猴、小鼠和鸡的杏仁核单细胞转录组图谱，鉴定了大量杏仁核亚核团特异的神经元类型，揭示了杏仁核的跨物种保守性和差异，并为将来在细胞亚型水平研究杏仁核的功能打下了坚实的基础。
参考文献：Yu B, Zhang Q, Lin L, Zhou X, Ma W, Wen S, Li C, Wang W, Wu Q, Wang X, Li XM. Molecular and cellular evolution of the amygdala across species analyzed by single-nucleus transcriptome profiling. Cell Discov. 2023 Feb 14;9(1):19.
Doi: 10.1038/s41421-022-00506-y.
撰写人：李玲玉/张潇逸