中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心正高级工程师沈志明团队，联合华大生命科学研究院等国内外的科研团队，揭示了猕猴与啮齿类动物的屏状核结构、细胞类型和分布存在的显著性差异，为灵长类意识的产生提供了多模态信息整合的基础，为理解人类意识产生的进化机制提供了新的研究思路。4月3日，相关研究发表于《细胞》。

“人类意识”被认为是科学前沿的未解难题之一，DNA双螺旋结构和中心法则提出者弗朗西斯·克里克也曾表示“屏状核是意识产生的关键区域”。屏状核的形态细小狭长且不规则，隐藏于大脑深部，与几乎所有大脑皮层的脑区都有直接联接，是大脑内的联接中枢，在多模态信息整合中可能起着关键作用，但已有的研究非常少。

研究团队利用单细胞核RNA测序（snRNA-seq）技术对猕猴屏状核区域细胞进行了转录组分类，并系统对比了周围脑区的细胞类型，发现猕猴屏状核神经元与大脑皮层，尤其是岛叶皮层神经元类型更加接近。绝大部分屏状核神经元与岛叶深层神经元更加类似，提示屏状核的主要功能可能与长程投射调控大脑其它脑区相关。

空间转录组技术的分析结果显示，猕猴屏状核具有显著不同于周围脑区的特殊标记基因，可用来精准勾勒出屏状核的物理边界。在屏状核腹内侧，研究团队发现了一个全新区域，并将之命名为RBC。RBC区域富含CPLX3、SULF1、CABP7等独特基因，将屏状核与周边脑区背侧内嗅核隔开。值得一提的是，猕猴屏状核结构与啮齿类动物的屏状核明显不同，为理解意识的进化机制提供了可能的重要线索。

进一步地，研究团队绘制了猕猴屏状核全脑介观联接图谱，发现屏状核内部不同部位神经元的皮层投射存在明显的偏好性，据此可将屏状核分为四个亚区。进一步研究发现，屏状核与除小脑外所有皮层和皮层下脑区相连，是大脑中的连接中枢。此外，猕猴屏状核内部存在广泛的前后轴联接，为屏状核单个神经元整合多模态信息提供了直接支持，而这被认为是意识产生的关键。

猕猴屏状核各细胞类型的精细空间分布特征则提供了更多信息。屏状核不同区域在兴奋性神经元的组成比例上存在明显差异，且同一个屏状核局部区域连接的皮层和皮层下核团经常具有类似的功能，如屏状核中下部连接ENTO脑区和海马，而这两个脑区均与学习记忆有关。同时，研究团队将猕猴屏状核中富集的GNB4 神经元与小鼠相应类型神经元进行了精细比较，发现了猕猴特有的GNB4细胞类型，表明这是猕猴屏状核在演化过程中出现的特异细胞类型。

研究艺术效果图。图片由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心提供

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相关论文信息：http://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.037