坚硬究竟是何如产生的?这个问题困扰了科学家和玄学门户个世纪。DNA双螺旋结构和中心法规冷落者FrancisCrick觉得“屏状核是坚硬产生的重要区域”。但是,当今科学界关于屏状核却知之甚少,以致不可准确界说其界限。
2025年4月3日,中国科学院脑科学与智能手艺超卓翻新中心、华大生命科学扣问院、法国国度卫生与医学扣问院干细胞与脑扣问所、临港践诺室、上海脑科学与类脑扣问中心、腾讯生命科学践诺室等机构共同发布了大师首个非东说念主灵长类屏状核多模态图谱,结合单细胞组、时空组和谈论组等多组学数据,揭示了猕猴与啮齿类动物的屏状核结构、细胞类型和散布存在显耀性互异,初次说明了屏状核不同功能区内富含特异的神经元,为意会东说念主类坚硬产生的进化机制提供了新的扣问想路,也为谈话、精神类疾病的扣问和治疗提供了潜在的靶点。联系扣问发表于海外顶级学术期刊《细胞》(Cell)。
截图自Cell官网
构建首个猕猴屏状核多模态图谱
屏状核是一个薄如纸片的不王法的神经结构,避讳在大脑外部皱褶的皮质下方的一个奥妙区域。它犹如一个深广的神经中央车站,大脑皮层险些每块区域与其王人有纤维招引。
本扣问中,扣问团队应用华大自主研发的单细胞测序手艺和时空组学手艺Stereo-seq,初次绘图了猕猴屏状核单细胞划分率的时空图谱,这亦然大师首个非东说念主灵长类屏状核时空图谱,揭秘了屏状核中的每个脑细胞的基因信息,并为其标注了“住址”。同期,通过分析屏状核与猕猴全脑多半脑区的双向招引,绘图迄今最完善的非东说念主灵长类屏状核全脑介不雅谈论图谱,揭示了屏状核整合全脑信息的物理招引基础。多维的数据资源的结合,为科研东说念主员深刻理会屏状核这一重要脑区的结构和功能奠定了基础。当今该图谱数据已好意思满公开(https://macaque.digital-brain.cn/claustrum)。
猕猴屏状核单细胞时空转录组及全脑招引组图谱网站
揭示灵长类独有神经元
通过分析猕猴屏状核22.7万个细胞,扣问团队粗野出48种细胞亚型。而通过将屏状核与周围脑区的细胞类型进行对比,发现培植80%的屏状核神经元与大脑皮层(尤其岛叶皮层)深层神经元高度通常,这指示屏状核的主邀功能可能与长程投射调控大脑其它脑区联系。
而通过对比猕猴、狨猴和小鼠的数据,扣问团队发现猕猴屏状核中约40%的细胞类型为灵长类独有。举例,其中一种欣忭性神经元GNB4在猕猴屏状核中高达64.7%,且呈区域特异性散布,百家乐AG点杀而在小鼠中仅占14.7%,且呈现均匀散布特征。这标明,在进化经由中,猕猴屏状核演化出灵长类特异的细胞类型,散布在屏状核内特定区域,参与特定的大脑功能。
多组学结合理会神经鸠集
通过期空组学手艺,扣问团队绘出了猕猴屏状核的精准界限,并发现一个全新的RBC区域将屏状核与周围脑区离隔。猕猴屏状核这些结构与啮齿类动物的屏状核彰着不同,这为意会坚硬的进化机制提供了可能的足迹。
Stereo-seq精准绘图猕猴屏状核界限,揭示与临近区域的分子互异
而通过猕猴屏状核全脑介不雅谈论图谱,扣问团队发现屏状核里面不同部位神经元的皮层投射各有偏好,可据此将屏状核分为前额叶、视觉、海马、通晓四个功能区。进一步扣问发现,屏状核与除小脑外所有这个词皮层和皮层下脑区贯串,是大脑中的招引核心。同期,猕猴屏状核里面存在凡俗的前后轴谈论,为屏状核单个神经元整合多模态信息提供提拔,而这,被觉得是坚硬产生的重要。
此外,通过多种手艺相结合,扣问团队还初次说明了不同功能区内富含的神经元亚型不同。举例海马投射区高抒发GNB4-7型神经元,而通晓区富集GNB4-4神经元。
多组学交融已成为脑科学扣问的蹙迫趋势。本扣问通过整合单细胞核转录组、时空组和谈论组学数据,初次构建了非东说念主灵长类屏状核的多模态图谱,科研东说念主员不错结合多组学数据,达成对这个大脑“信息重要”从分子、空间到神经招引的系统理会。该图谱不仅填补了灵长类脑区扣问的空缺,也为多组学交溶理会复杂脑功能提供了新格局,为意会坚硬骨子、探索脑疾病机制奠定基础。
猕猴屏状核细胞空间散布与全脑介不雅谈论图谱
中国科学院脑科学与智能手艺超卓翻新中心和上海脑科学与类脑扣问中心沈志明、法国国度卫生与医学扣问院干细胞与脑扣问所HenryKennedy、临港践诺室魏武、华大生命科学扣问院刘龙奇、腾讯生命科学践诺室姚建华为该论文共同通信作家。华大生命科学扣问院雷莹、中国科学院上海养分与健康所刘羽暄、中国科学院脑科学与智能手艺超卓翻新中心和临港践诺室王明礼、中国科学院脑科学与智能手艺超卓翻新中心袁妮妮、法国国度卫生与医学扣问院干细胞与脑扣问所侯玉洁、华大生命科学扣问院丁灵君、朱志勇、腾讯生命科学践诺室吴子涵、中国科学院脑科学与智能手艺超卓翻新中心李超为该论文的共同第一作家。本扣问获取海外大科学贪图培育表情、科技翻新2030-“脑科学与类脑扣问”、上海市级首要专项等项目的息争伙助。
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