《Hippocampus》：Phylogeny of Cortical-Hippocampal Projections Reveals Selective Elimination of Input From Sensory Regions
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研究人员分析了跨越逾1亿年哺乳动物演化的六个物种（无尾猬、大鼠、猫、绒猴、猕猴和人类）中，从大脑皮质到海马区（hippocampal region，含海马结构、嗅周皮质、内嗅皮质及旁海马皮质）的解剖学输入差异。结果表明，与直接的跨模态（transmodal）皮
研究人员分析了跨越逾1亿年哺乳动物演化的六个物种（无尾猬、大鼠、猫、绒猴、猕猴和人类）中，从大脑皮质到海马区（hippocampal region，含海马结构、嗅周皮质、内嗅皮质及旁海马皮质）的解剖学输入差异。结果表明，与直接的跨模态（transmodal）皮质输入不同，随着脑体积增大，直接通达海马区的单模态（unimodal）皮质输入被选择性消除；且初级感觉区输入先于非初级感觉区输入被消除。研究发现不同物种中海马相关过程运作于根本不同类型的信息之上，这可能构成跨物种海马依赖认知差异的基础，并勾勒出关联人类海马区与新皮质的解剖回路演化轨迹。
研究背景与立项依据
跨物种认知差异通常被归因于大脑皮质在演化中的改变，包括皮质面积、分区分化与功能特化。然而，脑功能依赖解剖互联脑区的协调活动，而关联“解剖连接改变”与“跨物种认知差异”的演化原则仍知之甚少。海马区（含海马结构、嗅周皮质、内嗅皮质、旁海马皮质）在2亿年哺乳动物演化中大体解剖与细胞构筑高度保守，却汇聚了全脑皮质连接，承担记忆、导航、未来规划与社会认知等多模态整合功能。皮质本身在非感觉处理上极度扩展，尤其人类。这种“保守海马区+多样皮质”的对比，为检验“注入海马的信息类型是否随演化系统改变”提供了天然框架。已有大鼠-猕猴、猕猴-人比较提示部分连接保留、部分改变，但缺乏跨>1亿年、多分支的系统量化。因此研究人员开展本研究，明确皮质-海马直接投射在哺乳动物系统发生中的重构规律。
主要技术方法与样本队列
研究人员汇集六物种已知连接数据：无尾猬、大鼠、猫、绒猴、猕猴采用解剖束路追踪（tract-tracing，顺/逆行示踪）数据；人类采用静息态功能磁共振（fMRI）连接作为解剖连接代理。为避免跨物种同源区定义困难，按系统发生的皮质层级将各物种皮质划分为单模态感觉区（含初级/非初级，初级由感觉丘脑核直接输入定义）与跨模态区（多模态/边缘系）。计算各物种皮质表面积（log mm2）与投射至海马区的单模态/跨模态皮质比例；绒猴借猕猴连接互惠性间接估算并设log10(FLNe)=?3阈值；人仅取既往报道的分布式网络关联。统计用Pearson相关与重复测量ANCOVA，不以系统发生树校正，而以皮质表面积连续变量建模。
研究结果
3 Results
研究人员发现投射至海马区的总皮质面积占比随皮质表面积增大而下降（r=?0.94，p<0.01）：无尾猬与大鼠近全皮质直接投射；绒猴、猕猴、人约半数皮质投射。进一步按单模态/跨模态归一化后，减小不成比例地命中单模态输入，跨模态输入相对保留（重复测量ANCOVA F(1,4)=22.84，p<0.01）。分模态看，单模态输入逐步消除且顺序结构化：初级感觉区先消失，非初级后消失。大鼠所有初级/非初级感觉区均投射；猫已无初级体感投射；猕猴再无初级听/视投射，仅留非初级听（尾侧STG）、非初级视（V4、IT）、非初级体感（SII、颗粒岛叶）；人进一步消除猕猴尚存的非初级感觉投射。嗅皮质（piriform cortex）为例外，其因与嗅周/内嗅皮质解剖毗邻发育同源，在鼠/猫/猕猴直连内嗅，人归边缘默认网络仍可能保留。
讨论与结论翻译
研究人员指出，脑增大伴随全局连接削减（平衡神经元数、突触膜空间、能耗与髓鞘成本），但皮质-海马重构具选择性：单模态（尤其初级→非初级）逐步断开，跨模态（顶叶、压后、扣带、边缘）自小颅动物起保留。这意味着海马内在计算可能跨物种相似，但“输入信息类型”从低阶感觉特征（鼠/无尾猬）转为高阶跨模态表征（人），即记忆功能从感觉驱动（反应抑制、空间响应）向感觉脱离（情景建构、未来思考、心理时间旅行）连续过渡。嗅皮质因解剖邻近性豁免消除。局限包括六物种分类窄（缺鲸类等）、人用fMRI为间接代理、单/跨模态划分忽略早期感觉区多感觉性。结论：逾1亿年哺乳动物演化中存在朝向“跨模态输入主导海马”的连续趋势，海马依不同物种运作于根本不同输入之上，该回路轨迹为人类新皮质-海马高级“内部心智”功能（情景回忆、想象、未来思考）提供演化基底。
论文发表于《Hippocampus》。
