医学进展
2009年09月号
医学进展
现代观点
医学里程碑

植入人类语言基因后小鼠大脑结构发生改变

FOXP2基因变异改变了人类的交流方式

FOXP2基因是目前已知的与语言功能发育有关的基因之一,人类的FOXP2位于第7对染色体上。FOXP2与言语表达、语法、语义等高级语言功能有关。FOXP2异常可导致阅读障碍、语义理解困难和语言组织障碍,大脑功能成像显示神经中枢和大脑皮层出现异常改变。

不仅人类有FOXP2,动物也有,可为什么只有人类是通过语言进行交流,而动物只能发出各种各样的叫声呢?科学家们认为,以前人类原始祖先和其他动物的FOXP2基因作用相同,但FOXP2在人类进化的过程中发生了变异,使人类祖先之间的交流方式得以改变。 FOXP2的变异使人类控制嘴和喉咙肌肉的能力大大提高,从而能够发出更丰富、更多变的声音,为语言的产生打下基础。而其他动物(如小鼠)的FOXP2缺少关键的变异,因此鼠类交流时只能发出吱吱的叫声。

植入人类FOXP2基因的小鼠其叫声及脑结构均发生了改变

为研究FOXP2基因对语言产生的作用,德国研究人员利用基因工程技术以人类的FOXP2基因替换小鼠的相同基因。研究人员发现经FOXP2基因改造的小鼠其叫声发生了明显改变:虽然它们依然像其他普通小鼠一样发出吱吱的叫声来引起母鼠的注意,但是它们叫声的频率比普通小鼠低。当把它们从母鼠身边带走时,它们会发出超声波叫声(超声波叫声频率高于20kHz)。在被隔离时,它们会发出轻微的低沉音调,它们的叫声和普通小鼠相比还有其他许多细微差异。最让人惊讶的是,FOXP2基因改造后的小鼠连大脑结构也发生了变化,在和人类基底神经节(人类的基底神经节与语言相关)类似的大脑区域,长出了结构更复杂、树突更长的神经细胞。

FOXP2基因并不是导致语言产生的唯一基因,它与其他有关基因共同导致了人类交流方式的改变和语言的产生,这些基因可能在胚胎形成过程中对语言的发育起到了重要作用。(编译:宫健)

参考文献:《Cell2009;137:961-971

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