人能成為“萬(wàn)物之靈”，主要得益于高度發(fā)達(dá)的大腦。腦部的zui外層有著彎曲褶皺的部分，叫做皮質(zhì)（又稱(chēng)灰質(zhì)），包含有140億個(gè)以上的神經(jīng)細(xì)胞，控制著人類(lèi)的感知、思想、情緒和行為等。

  

近日，來(lái)自中科院上海生科院計(jì)算生物學(xué)所的馬普青年科學(xué)家小組組長(zhǎng)菲利普研究員帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)測(cè)量不同年齡段的人、黑猩猩和恒河猴大腦和小腦皮質(zhì)中上百種代謝物的含量，發(fā)現(xiàn)了腦部代謝物質(zhì)含量的變化規(guī)律。這一研究成果能夠協(xié)助科學(xué)家了解大腦如何工作，有望揭示出腦部代謝對(duì)人*的認(rèn)知能力（如理解能力，思維能力和語(yǔ)言能力）的影響。目前，這一研究成果已發(fā)表在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

  

《北京科技報(bào)》：人腦與其他動(dòng)物的大腦有何不同？

  

菲利普：每種動(dòng)物都有大腦，但人腦是*的，是人類(lèi)智能的zui主要的器官。人的大腦外形像兩只對(duì)合的碗，左右兩個(gè)半球有不同的分工，比如左腦主要負(fù)責(zé)語(yǔ)言和邏輯思維，而右腦則主管空間、形象和藝術(shù)思維，人的音樂(lè)感受力也來(lái)自右腦。

  

人的大腦細(xì)胞數(shù)超過(guò)*人口總數(shù)2倍多，每天可處理8600萬(wàn)條信息，其記憶貯存的信息*一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。可以說(shuō)，與任何動(dòng)物相比，人類(lèi)都具有*的智能，會(huì)思考、會(huì)說(shuō)話、會(huì)想象……

  

《北京科技報(bào)》：為何做這項(xiàng)研究？

  

菲利普：腦是神經(jīng)活動(dòng)zui活躍的部位，血液供應(yīng)、氧的利用和能量的消耗都很大。人腦只占人體總體重的2%，但耗氧量占全身耗氧的20%～50%。長(zhǎng)期以來(lái)，人腦的特征被認(rèn)為跟腦部代謝水平有關(guān)，特別是對(duì)于能量消耗而言，人腦由于體積較大而需要消耗更多的能量。其中，大約人體攝入的總能量的20%被運(yùn)送到腦部參與代謝，而這一百分比在黑猩猩和恒河猴中分別是11%～13%和2%～8%。

  

事實(shí)上，人腦中含有上千種代謝物，但幾乎沒(méi)有人系統(tǒng)測(cè)量過(guò)人類(lèi)和其他靈長(zhǎng)類(lèi)腦部代謝物在人類(lèi)發(fā)育和衰老過(guò)程中的含量及其變化規(guī)律的差異。這次為了弄清這一謎團(tuán)，我們做了這個(gè)研究。

  

《北京科技報(bào)》：如何進(jìn)行研究的？

  

菲利普：我們收集了不同年齡段中49個(gè)人、11個(gè)黑猩猩和45個(gè)恒河猴的大腦和小腦皮質(zhì)樣本，分別提取這些樣本中的代謝物。這項(xiàng)研究進(jìn)行了5年。

  

《北京科技報(bào)》：結(jié)果顯示什么？

  

菲利普：研究發(fā)現(xiàn)腦部88%代謝物的含量隨著年齡變化呈現(xiàn)出有規(guī)則的變化，而且有77%的變化在不同物種中有差異。

  

從總體來(lái)說(shuō)，代謝物在物種之間的變化與這些物種的系統(tǒng)進(jìn)化是一致的，但是人類(lèi)特異的代謝水平的變化在大腦皮質(zhì)中是小腦皮質(zhì)的4倍。從中我們推測(cè)出，人類(lèi)特異的代謝水平的變化除了與年齡相關(guān)外，還與合成代謝物的酶含量，機(jī)體的興奮度、學(xué)習(xí)、記憶能力強(qiáng)弱有關(guān)系。

  

《北京科技報(bào)》：這一研究有什么實(shí)際意義？

  

菲利普：通過(guò)比較人與黑猩猩、恒河猴中不同代謝物隨著年齡的變化，建立人類(lèi)從發(fā)育到衰老過(guò)程中代謝變化的*之處，不僅獲得了腦代謝的系統(tǒng)科學(xué)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)為有效防治與發(fā)育到衰老相關(guān)的神經(jīng)性疾病提供了科學(xué)依據(jù)與策略。

  

人物介紹

  

菲利普（KHAITOVICH  Philipp），俄羅斯人，中科院上海生命科學(xué)院計(jì)算生物學(xué)所青年科學(xué)家小組組長(zhǎng)，研究領(lǐng)域包括靈長(zhǎng)類(lèi)發(fā)育以及衰老中分子水平變化及調(diào)控和尋找影響人類(lèi)大腦發(fā)育的分子標(biāo)識(shí)。