长期以来，科学家一直试图揭示使人类大脑与众不同的分子奥秘：什么过程推动了人类大脑进化了数千年?哪些基因对认知发展至关重要?

一项新研究通过证明控制我们生物钟的基因在调节对大脑进化很重要的人类特异性基因方面也起着至关重要的作用，从而提供了对此问题的见解。O'Donnell脑研究所的发现为研究CLOCK基因产生的CLOCK蛋白如何影响大脑功能以及神经元在大脑中找到适当位置的过程开辟了新的研究途径。

UT Southwestern的Peter O'Donnell Jr. Brain Institute的神经科学家Genevieve Konopka博士说：“人们一直在寻找更大而折叠的大脑的背景下，对大脑进化至关重要的基因。”“我们现在有证据表明，CLOCK可以调节昼夜节律以外的许多基因，因此我们可以将其作为人类大脑发育和进化的重要分子途径层次中的关键点。”

人类的大脑明显比我们最接近的黑猩猩的大脑大。但是，由于仅凭大小并不能说明认知能力-鲸鱼和海豚等哺乳动物的大脑就更大-科学家们试图了解是什么使人的大脑更聪明。

Konopka博士的研究重点是新皮层，即大脑皮层中与视觉和听觉相关的独特褶皱区域，被认为是皮层的最新进化部分。她的实验室在2012年发布了一项研究，发现与其他灵长类动物大脑相比，CLOCK在人类新皮层中的表达有所增加。这些发现促使人们进一步质疑这些钟表蛋白在神经区域的功能，而神经区域在传统上不被认为是昼夜节律功能的枢纽。

发表在《基因与发展》上的这项新研究提供了一些答案：

-CLOCK调节了一组对大脑进化很重要的基因，与其他灵长类动物相比，它们在何处以及表达多少方面存在差异。

-CLOCK调节与认知障碍相关的基因，并在人类神经元迁移中发挥重要作用-在此过程中，大脑其他部位产生的神经元进入适当的神经回路。此迁移过程中的缺陷会导致一系列认知障碍。

这些发现表明，关于由CLOCK控制的各种功能的了解可能还有更多，这是由UT Southwestern的Dr. Joseph S. Takahashi在1997年发现的。他的开创性发现通过证明哺乳动物中存在生物钟，从而扩大了获得诺贝尔奖的果蝇的研究成果。自高桥博士的发现以来的多项研究表明，时钟功能与健康问题(例如癌症，认知障碍和抑郁症)之间存在关联。

Konopka博士的研究使用了死后的大脑组织和人类神经元进行培养，这是第一个研究CLOCK在人类新皮层中的作用的研究。

这项新研究的通讯作者，高桥博士说：“ CLOCK基因在大脑中与昼夜节律没有直接关系的新功能是出乎意料的，它在人类新皮层进化中的可能作用非常令人兴奋。”西南大学神经科学系教授，霍华德·休斯医学研究所研究员，神经科学Loyd B. Sands杰出主席。

Konopka实验室将通过研究大脑类器官(实质上是在盘中生长的微型人脑)来寻求扩大研究结果的方法，以了解CLOCK调节的具体目标。

该团队将操纵这些组织中的CLOCK并记录功能变化，例如神经元迁移缺陷或其他细胞类型的发育。Konopka博士的研究还将涉及“人源化小鼠”，这些小鼠的新大脑皮层中具有CLOCK功能。该实验室将监测大脑发育和行为的各种变化。

“我们对人类大脑的发育和进化知之甚少，”神经科学副教授，自闭症研究的乔恩·海顿(Jon Heighten)学者Konopka博士说。“我们将更多的难题拼在一起，以了解哪些基因与其他基因相关。”