新成果——绘制灵长类大脑中的神秘结构

在人类大脑深处，隐藏着一个薄如纸片的神秘结构——屏状核。这个被誉为“大脑指挥中心”的区域，与大脑皮层的几乎所有区域以及多个皮层下结构都有着密切的连接，形成了一个复杂而精密的神经网络枢纽。

正是因为这种独特的解剖位置和广泛的连接模式，屏状核被认为在大脑的整体协调和信息整合中发挥着至关重要的作用。

屏状核一直是神经科学领域最为神秘和引人关注的研究对象之一。2005年，诺贝尔生理学或医学奖得主弗朗西斯·克里克和克里斯托夫·科赫提出，屏状核可能是意识产生的关键脑区。这一理论将屏状核推向了神经科学研究的前沿，使其成为理解意识本质的重要窗口。

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、华大生命科学研究院、法国国家卫生与医学研究院干细胞与脑研究所、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心、腾讯生命科学实验室等机构联合在国际顶级期刊《细胞》上发表了关于猕猴屏状核的重磅研究成果，首次绘制出迄今为止最为详细和全面的非人灵长类屏状核单细胞空间转录组图谱，为破解意识之谜提供了关键的科学依据。

脑智卓越中心的科学家们通过采用最先进的单核RNA测序技术和空间转录组学方法，对227750个猕猴屏状核细胞进行了深度分析，成功识别出48种转录组定义的细胞类型。

研究发现，猕猴屏状核被组织成四个功能性区域，每个区域都具有独特的细胞类型组成和连接偏好。这种模块化的组织结构，为理解屏状核如何协调不同脑区的活动提供了重要线索。更重要的是，研究识别出了灵长类特有的细胞亚型，揭示了屏状核在进化过程中的重要扩展和特化。

这项研究对脑功能理解产生的影响是多方面的。首先，它为意识研究提供了坚实的细胞和分子基础。通过详细描绘屏状核的细胞组成和连接模式，研究者们现在可以更精确地测试和验证关于意识产生机制的各种理论假说。其次，研究结果揭示了屏状核在感觉整合、注意调节和记忆处理等多个认知功能中的重要作用。屏状核的不同区域与特定的皮层和皮层下结构形成了专门化的连接回路，这为理解复杂认知功能的神经网络基础提供了新的视角。

这项研究也有很重要的应用价值。在医疗健康领域，基于屏状核图谱的精准医学方法有望为意识障碍患者的诊断和治疗带来重要改变。通过精确调控屏状核的活动，未来可能实现对大脑整体状态的有效调节，为抑郁症患者调节情绪状态提供新的可能的技术途径。此外，这项研究还为教育和认知增强领域提供了新的科学基础。通过深入了解屏状核在注意力、记忆整合和抽象思维中的作用机制，未来可能开发出更有效的学习和认知训练方法，提高人们的学习效率和思维能力。

随着这项研究的发表，屏状核研究进入了一个全新的时代。基于这一详细的细胞图谱和连接模式，未来的研究将更精准地探索屏状核在各种生理和病理条件下的功能变化，为最终解开意识之谜奠定坚实基础。

（作者分别系中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员；助理工程师）