中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心聯合華大生命科學研究院、法國國家衛生與醫學研究院干細胞與腦研究所、臨港實驗室、上海腦科學與類腦研究中心等，揭示了獼猴與嚙齒類動物的屏狀核結構、細胞類型和分布存在顯著性差異。研究發現，獼猴屏狀核按照皮層投射偏好可分為4個亞區，獼猴屏狀核與小腦外所有皮層腦區和皮層下核團相連，是大腦的連接中樞。同時，屏狀核內部在前后軸方向存在廣泛聯系。這一成果為靈長類意識的產生奠定了多模態信息整合的基礎，并為探討人類意識產生的進化機制提供了新的研究思路。
研究運用snRNA-seq技術對獼猴屏狀核區域細胞進行轉錄組分類，并與周圍腦區即大腦皮層、杏仁核、海馬、基底節等端腦核團的細胞類型進行對比，發現獼猴屏狀核神經元與大腦皮層尤其是島葉皮層神經元類型更加接近。進一步，研究發現，大部分屏狀核神經元與島葉深層神經元更加類似，提示屏狀核的主要功能可能與長程投射調控大腦其他腦區相關。
研究采用空間轉錄組技術破解獼猴屏狀核的邊界密碼。研究發現，獼猴屏狀核具有不同于周圍腦區的特殊標記基因如SYNPR、NR4A2、NTNG2等，可精準勾勒屏狀核的物理邊界。研究在屏狀核腹內側發現了全新區域RBC。這一區域富含CPLX3、SULF1、CABP7等獨特基因，并將屏狀核與周邊腦區背側內嗅核隔開。獼猴屏狀核的結構與嚙齒類動物的屏狀核不同，為剖析意識的進化機制提供了可能的重要線索。
研究采用逆向追蹤技術繪制獼猴屏狀核全腦介觀聯接圖譜。研究在獼猴皮層和皮層下74個腦區注射示蹤劑，發現屏狀核內部不同部位神經元的皮層投射存在明顯的偏好性，并據此將屏狀核分為4個亞區。進一步，研究顯示，屏狀核與除小腦外所有皮層和皮層下腦區相連，是大腦中的連接中樞。研究發現，獼猴屏狀核內部存在廣泛的前后軸聯接，為屏狀核單個神經元整合多模態信息提供了直接支持，被認為是意識產生的關鍵。
研究利用Stereo-seq技術繪制獼猴屏狀核各細胞類型的精細空間分布特征，并結合屏狀核神經元投射信息，發現屏狀核不同區域在興奮性神經元的組成比例上存在差異。同時，同一個屏狀核局部區域連接的皮層和皮層下核團常具有類似功能，如屏狀核中下部連接ENTO腦區和海馬。進而，研究將獼猴屏狀核中富集的GNB4神經元與小鼠相應類型神經元進行比較發現，在獼猴屏狀核中呈區域特異性分布的GNB4神經元為獼猴特有的細胞類型。 這表明，在進化過程中獼猴屏狀核演化出靈長類特異的細胞類型分布在屏狀核內特定區域并參與特定的大腦功能。
4月3日，相關研究成果以Single-cell spatial transcriptome atlas and whole-brain connectivity of the macaque claustrum為題，發表在《細胞》（Cell）上。研究工作得到國際大科學計劃培育項目、科技創新-2030“腦科學與類腦研究”重大項目、上海市市級科技重大專項等的支持。
論文鏈接
人類意識被認為是科學前沿的未解難題之一。DNA雙螺旋結構和中心法則的提出者Francis C Crick認為屏狀核是意識產生的關鍵區域。
獼猴屏狀核神經元轉錄組分類。（A）實驗設計示意圖；（B）屏狀核與其他端腦典型核團的神經元類型組成；（C）屏狀核神經元類型與島葉神經元類型的對應情況。
獼猴屏狀核精準邊界確定及特征基因分子指紋。（A）獼猴屏狀核與周圍組織的特征性基因表達；（B）獼猴屏狀核與其周圍組織的邊界示意圖；（C）獼猴屏狀核特異性基因表達譜。
獼猴屏狀核的全腦介觀聯接圖譜。（A）皮層平鋪圖展示注射位點，每個點表示一個注射位點；（B）投射到不同皮層腦區屏狀核神經元的4種典型空間分布；（C）屏狀核內部注射位點的分布；（D）大腦皮層腦區對屏狀核的投射強度；（E）5個注射位點（C）在屏狀核內標記神經元的空間分布。
獼猴屏狀核細胞空間分布與全腦介觀聯接圖譜
本文鏈接：靈長類意識產生關鍵腦區屏狀核的細胞與聯接圖譜成功繪制http://www.sq15.cn/show-12-963-0.html
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