摘要
今天我们所能观察到的各种各样的动物行为都是通过它们潜在神经回路的进化而产生的。在理解神经回路随着进化时间尺度变化的机制方面取得的进展已经落后于我们对回路功能和发展的认识。对于中枢神经电路来说尤其如此，因为它在实验上比外围电路元件更难接近。然而，最近的技术发展——包括跨物种基因修饰、连接组学和转录组学——促进了具有机制观点的神经科学比较研究。这些进步使得两个经典的独立学科——神经科学和进化生物学——的知识得以融合，加速了我们对神经回路进化原理的理解。在这里，我们综合了这一主题的进展，重点关注随着进化时间变化的神经回路的三个方面:突触连接、神经调节和神经元。通过从各种各样的动物门中抽取例子，我们揭示了神经回路进化的新原理。
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确认
作者感谢苏塞克斯大学的T. Baden，洛桑大学的R. Arguello和L.L.P.-G的J. L. Ramos。实验室对手稿进行讨论和评论。他们感谢弗朗西斯·克里克研究所的j·布洛克帮助绘制插图。R.J.V.R.由勃林格殷格翰基金会博士奖学金资助。L.L.P.-G。该实验室得到了欧洲研究委员会起始研究者基金(802531)、艾伦杰出研究者奖、人类前沿科学基金(RGY0052/2022)和弗朗西斯·克瑞克研究所的支持，后者的核心资金来自英国癌症研究中心(FC001594)、英国医学研究委员会(FC001594)和威康信托基金(FC001594)。
作者信息
作者和联系
贡献
两位作者在文章的各个方面都做出了同样的贡献。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有竞争利益。
同行评审
同行审查的信息
神经系统科学自然评论感谢P. Katz和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。
额外的信息
补充信息
术语表
- 等位基因
-
在特定基因组位置发现的不同版本的DNA序列。
- 可变剪接
-
在pre-mRNA加工过程中，重新排列外显子(编码序列)，从而允许一个基因编码多个蛋白质的过程。
- 演化支
-
由同一个祖先衍生而来的生物群。
- 比较研究
-
将两个或两个以上的物种并排比较以确定它们之间的差异的研究工作。
- ——神经
-
生物神经系统神经元之间连接的综合突触分辨率图的生成。
- 推论放电
-
由神经系统产生的内部活动，它携带运动指令的信息，用于估计所执行动作的结果(例如，帮助区分自我产生的和外部诱导的感觉输入)。
- 可发展性
-
这里指的是系统的特定特性促进变化的能力。
- 现存的物种
-
今天还能找到的物种，与过去某个时间灭绝的物种不同。
- Functomics
-
神经元电路功能的高通量研究。
- 同系物
-
具有共同祖先起源的结构。
- 神经回路的蓝图
-
决定大脑一般组织的特征集合，包括神经元的数量和/或类型、细胞体的组织和中尺度连接。
- 系统发育的距离
-
两个物种从它们最近的共同祖先分化出来的时间间隔。
- 基因多效性
-
一种基因影响多个不相关表型性状的现象。在进化中，多效性被认为限制了变化的潜力，因为基因的修改可以同时以适应的方式影响一种性状，但会导致另一种性状的不适应变化。
- RNA编辑
-
修饰rna的特定核苷酸，可能改变其功能的过程。
- Retroelement
-
可以转录成RNA的基因组序列，可以反转录成DNA的基因组序列，也可以插入到另一个基因组位置。
- 单细胞转录组
-
基因表达学对单个细胞基因表达的研究
- 终端分化的基因
-
通过功能而不是影响其他基因表达而赋予细胞特性的基因。
- 转录因子基因
-
通过调节其他基因表达来发挥作用的基因。
- 布线经济理论
-
一种理论，认为神经系统已经进化到使神经突的长度最小化，以使维持神经延伸所需的能量消耗最小化。
权利和权限
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关于这篇文章
引用这篇文章
罗伯茨，R.J.V，波普，S. &普列托-戈迪诺，L.L.中枢神经回路的进化:技术现状和展望。Nat转速>(2022)。https://doi.org/10.1038/s41583-022-00644-y
接受：
发表：
DOI：https://doi.org/10.1038/s41583-022-00644-y
