跨物种哺乳动物脑细胞发育图谱绘成，揭开大脑发育奥秘
全球科学家联合绘制出迄今最详细的跨物种脑细胞发育图谱，这项里程碑工作标志着脑科学研究进入新阶段。
人类大脑的发育过程一直是个黑箱，我们对其了解有限，尤其是脑细胞在发育过程中如何出现、迁移、成熟并建立复杂网络的关键机制。
全球约15%的儿童和青少年受认知、沟通、行为或精神运动障碍等神经发育疾病影响，而自闭症和注意力缺陷多动障碍的诊断率持续上升，使得深入理解大脑发育关键期变得尤为迫切。
如今，这一黑箱正在被打开。
01 科学里程碑：跨物种脑细胞发育图谱问世
2025年11月6日，全球多机构科学家联合宣布绘制出首个迄今最详细的跨物种哺乳动物脑细胞发育图谱。
这项里程碑式的工作覆盖从小鼠到人类的多种哺乳动物，为人类理解大脑早期形成过程和神经发育障碍的起源提供了前所未有的详细参考。
该研究来自BRAIN计划细胞网络图谱（BICAN），包括美国加利福尼亚大学旧金山分校、艾伦脑科学研究所等多家机构。
团队整合了单细胞基因组学、空间转录组学和先进成像技术，构建了跨越多个物种、贯穿发育全过程的脑细胞图谱。
02 技术突破：多学科工具解码大脑发育
哺乳动物大脑的复杂性超乎想象，人脑包含近千亿神经元和上万亿神经连接，其高度的多样性、动态演化特性和物种差异，为全面解析“大脑奥秘”带来了巨大挑战。
单细胞多组学测序、高通量全脑成像、新型生物信息学工具和人工智能等技术的突破，使科学家能够以更高分辨率捕捉大脑发育的动态变化。
BICAN研究团队运用先进的遗传学和计算工具，追踪了干细胞如何分化为特定的神经元和胶质细胞、发育过程中的基因调控，以及感觉体验和环境因素对脑细胞的影响。
他们发现，细胞类型并非依照固定阶段出现，而是会重叠波浪式地涌现，有些发育过程在成年期或疾病状态下可重新激活。
03 核心发现：脑细胞发育的奥秘
GABA能神经元的完整“家谱”
在一项关键研究中，科学家聚焦小鼠端脑中的GABA能抑制性神经元，这类细胞如同大脑的“刹车系统”，调控神经活动，维持不同脑区之间的协调，对运动、记忆和情绪管理至关重要。
研究团队分析了超过120万个细胞的数据，构建了迄今最完整的GABA能神经元发育“家谱”，揭示了这些细胞从出生地长距离迁移到最终功能位置的过程，有些甚至跨越整个大脑。
后天经验对大脑的塑造作用
另一项研究追踪了小鼠视觉皮层中超过77万个单细胞从胚胎期到成年初期的发育轨迹，构建了完整的细胞类型分化树。
结果表明，脑细胞的多样化并未在出生前完成，而是在出生后的关键时期持续进行，尤其是在动物首次睁眼、开始接收视觉信息时。
这说明后天经验，如视觉、听觉和与环境的互动，对大脑结构的塑造具有深远影响。
精准定位大脑区域的“细胞特征”
团队还利用名为BARseq的高精度空间基因测序技术，绘制了大脑皮层中数百万神经元的基因表达图谱。
他们发现，不同神经元类型的组合构成独特的“细胞特征”，能够精确定义大脑区域。
研究证实，感官体验在大脑区域特化过程中扮演关键角色，进一步揭示了基因与环境在发育中的协同作用。
04 医学意义：揭示神经发育疾病机制
这些发现可能有助于科学家定位自闭症和精神分裂症等疾病于何时何处起源、改进大脑类器官和动物模型的设计，也能为靶向治疗策略提供信息。
哥伦比亚大学精神病学系主任约书亚·戈登博士评价称，这些图谱不仅是重大科学成就，更是不可或缺的参考资料，为研究自闭症、精神分裂症等起源于发育期的疾病提供了坚实框架。
加州大学旧金山分校神经外科副教授托马斯·诺瓦科夫斯基博士表示：“理解大脑如何发育是一个长期悬而未决的科学难题。在成人大脑研究的基础上深入探索发育阶段，对于揭示神经发育障碍的脆弱环节和潜在致病机制至关重要。”
05 中国贡献：介观脑图谱的重大进展
值得一提的是，在2025年7月，中国科学家已在脑图谱研究领域迈出关键一步。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心联合国内外多家科研机构，实现了单细胞分辨率的介观图谱绘制从啮齿类到灵长类的跨越，十项重要成果在Cell、Neuron等国际学术期刊集中发表。
那项研究揭示了猕猴前额叶皮层“精简确高效”的神经联接模式，颠覆了“物种越高等，单神经元连接越复杂”的传统认知。
中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明院士表示：“中国科学院的先导项目、中国脑计划，加上上海市科委的市级重大专项的支持，使得我们在这方面的进展在国际上处于前沿地位。”
脑科学研究的新纪元已经到来。随着跨物种哺乳动物脑细胞发育图谱的绘制完成，科学家们终于有了一份导航大脑发育复杂过程的“地图”。
哥伦比亚大学精神病学系主任约书亚·戈登博士评价称，这些图谱不仅是重大科学成就，更是不可或缺的参考资料，为研究自闭症、精神分裂症等起源于发育期的疾病提供了坚实框架。
大脑发育的奥秘正逐渐揭开，这一里程碑式的成就将为未来脑健康研究开辟新路径，有望推动神经发育障碍的早期诊断与精准干预。
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