从细胞生物学角度来讲，人类大脑皮质神经元数目显著增多的主要原因是：第一，在脑发育过程中，神经干细胞（又叫放射胶质细胞）自我更新能力增强，数量增多；第二，每一个神经干细胞产生神经元的时间显著延长。小鼠大脑皮质神经发生的时间只有7天，而人类大脑皮质神经发生的时间则长达140天。这样，就导致了人类大脑皮质拥有百亿级数量的神经元。
国际学术界至今尚未阐明人类大脑进化中的两个核心分子事件：大脑皮质神经干细胞自我更新能力的持续增强机制，以及神经干细胞显著延长神经发生周期的分子调控网络。
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要实现显著可辨的增长，
人类大脑皮层需进化100万年
经过十余载的潜心探索，科研界近期取得重大科研突破，发现了人类大脑进化的一些基本科学规律和原理。
如同DNA双螺旋结构的精妙简约，科学家发现调控大脑皮质发育与进化的基本原理同样具有惊人的简洁性。
简单地说，在从文昌鱼到人类长达5亿年的进化历程中，大脑皮质的发育机制（涵盖神经干细胞增殖、神经发生和胶质细胞发生）始终由四个高度保守的核心信号通路主导调控。这四个信号通路是：ERK, PKA, YAP,和SHH。
在人类大脑皮质发育过程中，全跨度的放射状胶质细胞(神经干细胞，fRGs)从妊娠第8周(GW8)持续存在至妊娠第16周(GW16)。约GW16时期，fRGs分化为脑室区(VZ)的截短型放射状胶质细胞(tRGs)以及外层脑室下区(OSVZ)的外层放射状胶质细胞(oRGs，又称基底放射状胶质细胞)。人类皮质fRGs具有神经发生能力，主要生成大脑皮质深层锥体神经元的前体细胞(PyN-IPCs)，而不产生神经胶质细胞。人类皮质oRGs同样具有神经发生能力，主要产生皮质上层锥体神经元的前体细胞，也不产生神经胶质细胞。人类大脑皮质截短型放射状胶质细胞(tRGs)主要产生皮质的室管膜细胞（一类特殊的神经胶质细胞，参与构成血-脑脊液屏障和促进脑脊液循环）和具有三潜能分化能力的神经前体细胞（Tri-IPCs）。这一类Tri-IPC可以产生大脑皮质的星形胶质细胞，少突胶质细胞和迁移到嗅球的中间神经元。
科学家发现若大脑皮层中的外层放射状胶质细胞（oRG）需完成多次自我更新并高效生成大量神经元，则该细胞必须维持ERK和PKA信号通路的高水平活化状态。值得注意的是，这两种关键信号分子之间还存在相互正调控机制。当PKA信号通路很强的时候，YAP和SHH信号通路则受到了严重的抑制。
相反，人类大脑皮质截短型放射状胶质细胞（tRGs）向室管膜细胞谱系分化时呈现显著的信号通路特化：这些定向分化的tRGs会特异性激活YAP信号通路，该通路不仅直接促进室管膜细胞的发育成熟，同时通过下调PKA、ERK和SHH等相关信号通路，确保细胞命运向室管膜细胞方向分化。
如果截短型放射状胶质细胞(tRGs)需要产生TRI-IPCs，进而产生大脑皮质的星形胶质细胞，少突胶质细胞和迁移到嗅球的中间神经元，则需要上调SHH信号通路。而SHH信号通路反过来抑制PKA, ERK,和YAP通路，确保此类tRGs不再产生皮质锥体神经元或者室管膜细胞。
最后，在人类大脑皮层的发育、扩张和进化过程中，随着皮层体积的不断增大，其与SHH分子分泌源的空间距离逐渐增加，导致皮层神经干细胞微环境中ERK和PKA信号通路活性持续增强，而SHH信号相对减弱；这种动态变化促使ERK和PKA形成自我强化的正反馈调控网络，进而驱动皮层结构的进一步扩张。这一机制表明，人类大脑皮层仍处于持续的进化过程中，其表面积和神经元数量仍在稳步增长，根据这一趋势推测，经过约100万年的演化，这些特征变化将可能达到显著可辨的程度。
这一发现再次印证了大自然遵循着简约而高效的设计法则，令人不禁为生命演化的精妙而赞叹！
当然，任何科学规律，必须具有可重复、可验证的特性。该理论目前仍等待国际学界的验证，如果成功，这将意味着在进化史上，大脑皮质终于实现了对自身建构原理和不断进化的完整破译——这是生命理解生命的又一个奇迹。
最后，让我们引用DNA双螺旋结构发现者克里克（Crick）的这段经典论述："诚然，要确立和完善这一新理论及其细节，尚需数月乃至数年的持续探索，但我们已不再感到在未知丛林中迷失方向——此刻，我们得以环顾四周广袤的平原，并清晰眺望远方的群山。或许可以说，后续的实验设计已是水到渠成，余下的只是时间与勤勉的问题，这真令人愉快”(Crick, 1988)。
参考文献：（上下滑动可浏览）
[1] 杨振宁(1994). 近代科学进入中国的回顾与前瞻.(2), 79-86.
[2]Crick, F. (1988). What mad pursuit : a personal view of scientific discovery (New York: Basic Books).
[3]Gao, Y., Sun, M., Fu, T., Wang, Z., Jiang, X., Yang, L., Liang, X.G., Liu, G., Tian, Y., Yang, F.(2025). NOTCH, ERK, and SHH signaling respectively control the fate determination of cortical glia and olfactory bulb interneurons. Proc Natl Acad Sci U S A, e2416757122.
[4]Li, X., Liu, G., Yang, L., Li, Z., Zhang, Z., Xu, Z., Cai, Y., Du, H., Su, Z., Wang, Z.(2021). Decoding Cortical Glial Cell Development. Neurosci Bull, 440-460.
[5]Li, Z., Liu, G., Yang, L., Sun, M., Zhang, Z., Xu, Z., Gao, Y., Jiang, X., Su, Z., Li, X.(2024). BMP7 expression in mammalian cortical radial glial cells increases the length of the neurogenic period. Protein Cell, 21-35.返回搜狐，查看更多