新跨物種腦圖譜連結小鼠與靈長類 解開「囓齒類到人類」研究斷層

數十年來，神經科學與藥物開發一直面臨一個根本難題：在老鼠模型中表現出色的治療方法，幾乎總是在人體試驗中失敗。囓齒類與靈長類的大腦在約9000萬年前就已分化，這個演化鴻溝意味著許多在老鼠身上得出的發現無法直接套用到人類身上。

現在，冷泉港實驗室（CSHL）的科學家們建立了首張旨在彌合這一鴻溝的系統性跨物種腦圖譜。由Partha Mitra教授率領，與同事Christopher Mezias、Bingxing Huo、Mihail Bota和Jaikishan Jayakumar共同合作，該團隊建立了一個定量圖譜，將小鼠腦區與普通狨猴（一種在演化上與人類更接近的新世界靈長類）的腦區連結起來。這項完整研究已於2026年8月13日發表在《Communications Biology》期刊。

如何建構腦圖譜

聚焦於「葉層級」腦區

這張圖譜的關鍵洞見在於，跨物種大腦比較最可靠的方法，是從最精細的解剖細節層級開始。該團隊將比較的錨點放在大腦最小、最細微的細分區域——神經科學家稱之為葉層級腦區。

儘管較大的腦部結構在不同圖譜中常有命名不一致或邊界不清的問題，但多數現有圖譜在這些最小的可辨識區塊上卻驚人地一致。Mitra教授用一個簡單的比喻來說明這個方法：「想像一下州和城市。紐約市在一個圖譜裡可能叫紐約，在另一個圖譜裡可能叫新阿姆斯特丹，但在當地層級，每個人都確切知道你在說什麼」。透過先比對這些基本組成單位，團隊便能可靠地建立兩個物種之間較大腦區的對應關係。

系統性文獻綜合

團隊分析了來自超過100篇發表研究的數據，這些研究各自使用了神經追蹤劑注射和組織學繪圖等技術來定義小鼠和狨猴的腦區。這項系統性回顧使他們能夠調和兩個物種之多個廣泛使用腦圖譜之間的不一致之處。

定量對應框架

研究人員利用MATLAB實現的計算與統計流程，比較了小鼠和狨猴葉層級腦區的空間、結構和連接特性。他們建立了腦結構之間的五種對應類型，並發現小鼠葉層級腦結構中有43%與狨猴結構存在一對一的對應關係。其餘結構則為物種特有或具有更複雜的關係。

這張圖譜如何解決轉譯問題

演化鴻溝

核心挑戰在於，囓齒類大腦大約在9000萬年前就與靈長類譜系分化。許多在囓齒類動物身上顯示前景的藥物和神經迴路發現，在人類臨床試驗中失敗，因為在根本層面上，大腦的連接方式不同。

作為新世界靈長類，狨猴的大腦結構與人類更為相似。透過繪製哪些小鼠腦區在狨猴中有直接同源腦區，這份新圖譜告訴研究人員，哪些以囓齒類為基礎的神經科學發現可能適用於靈長類。

實用的轉譯橋樑

以下是研究人員實際運用這張圖譜的方式：

• 如果囓齒類的發現涉及能清晰對應到狨猴（並進而對應到人類）結構的腦區，那麼它成功轉譯的候選資格就更強。
• 如果發現涉及囓齒類特有的腦區，且沒有靈長類的對應物，那麼該發現就不太可能適用於人類。

對藥物開發的影響

這張圖譜讓研究人員在進行昂貴的人體試驗之前，可以先檢查在老鼠模型中有效的藥物靶點或神經迴路操作，在非人靈長類動物的大腦中是否存在類似對應物。這可能有助於優先考慮最具前景的藥物候選者，並降低實驗性治療在囓齒類成功卻在人體失敗的高失敗率。

更廣泛的背景

這份跨物種腦圖譜建立在CSHL數十年的大腦繪圖工作之上，包括「小鼠大腦結構計畫」（Mouse Brain Architecture Project）以及對日本「Brain/MINDS狨猴連接圖譜」的貢獻。它提供了一個統一的框架，用於比較哺乳動物譜系中的腦部結構。

對於開發神經和精神疾病新療法的研究人員來說，這張圖譜提供了一個迫切需要的現實檢驗——以及一種將資源集中於最有可能從老鼠跨足到人類的發現的方法。

關鍵結論

根據CSHL團隊的分析，43%的小鼠葉層級腦區在狨猴大腦中存在直接的一對一對應結構。其餘腦區可能是物種特有的適應。這份跨物種圖譜為神經科學家提供了一個系統性工具，用以判斷哪些囓齒類發現值得在靈長類中繼續追蹤——以及哪些發現對於人類醫學來說很可能是演化上的死胡同。