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为探究鸟类大脑皮层（pallium）结构和细胞类型的发育起源与演化，研究人员利用单细胞核糖核酸测序（snRNA-seq）和空间转录组学技术，对鸡、小鼠和非鸟类爬行动物进行研究。结果发现鸟类大脑皮层在抑制性和兴奋性神经元等方面有独特特征，为鸟类认知研究奠定基础。
在生命之树中，不同生物的行为和认知存在巨大差异，但羊膜动物（包括爬行动物、鸟类和哺乳动物）的大脑结构甚至基因表达却有着惊人的相似性。一些鸟类具有可与类人猿媲美的高级认知能力，这可能得益于鸟类前脑（包括大脑皮层（pallium））的进化创新。大脑皮层相当于背侧端脑，自约 3.2 亿年前羊膜动物的最后一个共同祖先以来，在进化过程中经历了显著的形态变化。在哺乳动物中，大脑皮层主要包括分层结构，如大脑皮层（isocortex）；而在鸟类和爬行动物中，它主要由核组织的背侧脑室嵴（DVR）组成。与其他爬行动物不同，鸟类没有分层的大脑皮层，而是有另一个核组织区域 —— 上纹状体（hyperpallium）。由于这些广泛的差异，关于羊膜动物大脑皮层的进化存在多种观点，有的认为在神经回路中具有相似作用的细胞类型是同源的，有的则认为是同源的发育区域。
最近对成年爬行动物和鸣禽大脑皮层特定区域的单细胞分子研究为特定大脑皮层细胞类型的同源性提供了证据，这些细胞类型被认为起源于共同的胚胎区域，但在羊膜动物谱系中其转录组特征有很大差异。然而，鸟类大脑皮层几个关键区域（如上纹状体）的细胞类型水平数据一直缺失。此外，尽管人们认识到发育在理解进化细胞类型关系中的重要性，但从未在单细胞水平上研究过非鸟类爬行动物和鸟类大脑皮层的发育。为了探索鸟类大脑皮层结构和细胞类型的发育起源与演化，研究人员利用单核核糖核酸测序（snRNA-seq）和空间转录组学技术，生成了成年鸡整个大脑皮层以及胚胎发育过程中的空间分辨细胞类型图谱，并将其与哺乳动物和非鸟类爬行动物的相应图谱进行比较。
研究人员在羊膜动物的抑制性神经元中检测到保守的表达模式，鸟类中一种细胞类型有所扩张，这种细胞类型主要位于哺乳动物的杏仁核中，但在鸟类的整个大脑皮层中都存在。研究还表明，羊膜动物海马区域的兴奋性神经元类型在进化上是保守的，并在鸟类前背侧脑室嵴中识别出与哺乳动物屏状核兴奋性神经元同源的神经元。鸟类中与屏状核样神经元相关的细胞群体类似于哺乳动物大脑皮层深层的神经元，这对当前基于发育和神经回路的假设提出了挑战。鸟类的几种兴奋性神经元类型有很大差异，特别是在上纹状体和腹侧背侧脑室嵴（称为嗅叶（nidopallium））中。研究结果明确了上纹状体的边界，揭示出该区域只有一部分细胞与哺乳动物大脑皮层的神经元同源。虽然成年动物的比较支持背侧脑室嵴与哺乳动物大脑皮层的功能等效性，但发育数据揭示了鸟类和哺乳动物腹侧大脑皮层区域细胞类型的对应关系，说明了这些区域成年细胞类型的基因表达存在显著差异。研究人员还发现，上纹状体和嗅叶的兴奋性细胞群体在发育后期基因表达程序有广泛的趋同，这解释了之前在成年动物中观察到的相似性。这种功能趋同发生在发育后期，这表明在鸟类中，大脑皮层内的拓扑位置并不总是决定成年基因表达程序（这些程序是功能特性的基础）的决定性因素。
这项研究为鸟类大脑皮层的解剖学和发育提供了关键见解，为研究鸟类高级行为背后的分子机制铺平了道路。研究阐明了羊膜动物大脑皮层的进化历史，证实了之前的一些观点和发现，如抑制性神经元或海马兴奋性神经元的转录组保守性，同时也发现了新的关系，例如前背侧脑室嵴细胞群体与哺乳动物大脑皮层深层的关系。研究还表明，鸟类大脑皮层内成年转录组的相似性可能源于发育趋同，而不是反映同源性。因此，这项工作强调了更新羊膜动物大脑皮层进化模型的必要性，以及在进化比较中考虑发育数据的重要性。总的来说，这项研究解决了关于羊膜动物大脑皮层长期存在的争议，为神经细胞类型和结构的进化轨迹和多样化提供了有价值的见解，这些对于高级行为至关重要。
