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教科书要改写了!中国团队突破性发现:大脑皮层并非单一起源 长期以来,科学家们对大

教科书要改写了!中国团队突破性发现:大脑皮层并非单一起源
长期以来,科学家们对大脑皮层到底是怎么形成的争论了快一百年。一派观点觉得它主要从古老的异皮层,也就是那些演化上比较早的区域逐步扩展出来的。
另一派则认为初级感觉皮层才是起点,这些区域负责处理视觉、听觉和触觉等基本感觉输入。两种说法都有道理,但也都有解释不了的地方。
这让脑科学领域一直没个定论。现在,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的团队用实际数据给出了新答案。
他们证明大脑皮层其实遵循一套双向的分子梯度组织方式。这不光统一了之前的争议,还为理解高级认知功能提供了新框架。研究选用大脑表面光滑的狨猴做模型,避免了沟回复杂带来的干扰,数据采集更完整可靠。
这个团队的核心人物包括刘赐融和孙怡迪。刘赐融本科毕业于云南大学,后来在昆明动物研究所读硕士,2016年在澳大利亚昆士兰大学拿到博士学位。
之后他在美国国立健康研究院做博士后,还在匹兹堡大学当过研究助理教授。2020年回国加入脑智卓越中心,专注狨猴脑影像研究。
孙怡迪2015年从南开大学毕业,在中科院攻读生物信息学博士,期间去斯坦福访问过,2020年加入中心,2023年成为研究员。
他们各自带组,长期合作推动狨猴脑图谱项目,为这次发现奠定了基础。两人研究组联合华大研究院和澳大利亚莫纳什大学团队,跨学科优势很明显。
研究团队选择普通狨猴作为模型动物。因为狨猴大脑表面比较平滑,没有太多沟回,这就便于获取高质量的组织切片数据。
他们整合了空间转录组学技术、磁共振成像以及逆向神经示踪等多种方法,构建了高精度的全脑三维整合图谱。通过分析基因表达模式,他们发现在初级感觉皮层区域,一组基因表达强度特别高,形成一条向中间区域逐渐减弱的梯度。
同时,在梨状皮层和内嗅皮层等古老异皮层区域,另一组基因呈现相反的高表达,也形成一条向中间递减的梯度。
这两条梯度方向对立,在联合皮层区域达到平衡交汇。联合皮层正是负责思考、决策和高级认知功能的关键部位。梯度模式覆盖整个皮层,决定了细胞类型和功能分区的布局。
这个Pr-Al分子梯度轴的发现意义重大。它表明大脑皮层不是由单一源头驱动扩张,而是两个锚点共同塑造的结果。过去双重起源假说强调异皮层的作用,而锚点假说突出初级感觉皮层的重要性。
现在看来,这两个理论描述的其实是同一个组织轴的两个对立端点。梯度不仅影响细胞类型分布和功能分区,还在出生后发育过程中逐步精细化。
而且,这种模式与丘脑的基因表达以及丘脑到皮层的投射模式高度一致,显示出全脑水平的协同组织规律。跨物种比较显示,类似梯度在小鼠、猕猴甚至人类大脑中也存在,说明这是哺乳动物皮层的一个保守原则。这就把微观基因程序和宏观脑网络连起来了。