近日，中山大学中山眼科中心教授刘胜团队与美国贝勒医学院教授江小龙团队合作，研究揭示了灵长类大脑中一种全新的神经信息处理机制。相关成果在线发表于《自然-细胞生物学》。

相关研究示意图。研究团队供图

“视而不见”指物体虽清晰落在视野内，其信息经视网膜处理并传至大脑视皮层，但主观意识却无法察觉其存在。最典型的病理表现是“盲视”——患者宣称完全看不见任何画面，身体却能无意识地精准判断物体的位置、运动方向和速度。由此可见，完整的视觉不仅依赖眼球捕捉和检测物体、视网膜处理信息、大脑视皮层加工，还需最终被主观意识所感知。视觉信息处理环节的异常，可能导致盲视、弱视等疾病。

那么，视觉信息如何进入意识？意识又怎样产生？灵长类是否具有区别于啮齿类的特有神经信息处理机制？回答这些问题，对于理解意识的本质至关重要。

纺锤形神经元（VENs）特异性地存在于人类及部分具有复杂情绪和高级认知能力的动物脑区。VENs的病理改变常伴随情感、社会认知和意识功能异常，如自闭症、阿尔茨海默病和额颞叶痴呆等神经精神疾病，进而导致“视而不见”式的视觉信息处理障碍。

研究团队以食蟹猴为模型，首次从单细胞水平完整描绘了VENs的分子、形态、电生理及环路连接等多维特征。利用Patch-seq技术，同步记录了578个神经元的电生理活动、形态结构和转录组数据，通过多模态交叉分析，系统建立了前岛叶VENs的特征图谱。

在形态上，VENs的轴突并非如经典锥体神经元那样从胞体发出，而是起源于其特有的粗壮基底树突；同时，产生动作电位的轴突起始段（AIS）距离胞体更远，长度更短。结合高精度三维重建、离体电生理实验和计算仿真建模，研究证实这种“树突起源型轴突”的特殊几何结构，从根本上改变了动作电位的触发和逆向传播动力学。

进一步研究发现，远端移位的AIS在胞体与轴突之间形成电隔离效应，使胞体记录的动作电位相图呈现特征性的“马鞍形”双相波形。同时，钠通道富集的AIS定位于远端基底树突，显著降低了VENs对皮层深层突触输入的响应阈值，提高了信号传递的保真度，使其能够通过低频稀疏放电，将整合后的多模态信息高效投射至远端脑区。八通道同步膜片钳记录还表明，VENs较少参与局部微环路的兴奋/抑制性突触交互，这与经典锥体神经元密集的局部连接形成鲜明对比。这意味着VENs并不承担局部环路精细运算，而是主要整合视觉、躯体感觉、内感受等跨模态信号，并定向输送到丘脑、皮层下核团等远程靶区。这种处理模式将皮层计算逻辑从“局部精细整合”转向“全局长程快速传导”，从神经计算层面阐释了灵长类大脑如何快速融合多感官输入，并转化为直觉决策与情绪应答。

结合单细胞转录组学交叉分析，团队还发现，传统上根据形态归为一类的VENs实际上包含两种转录组和形态迥异的亚型——VEN-L（长粗基底树突型）和VEN-S（短粗基底树突型）。VEN-L高表达DSG2、HAPLN4等标志基因，转录组特征更接近深层皮层的外投射神经元；而VEN-S高表达COL24A1、POC5等基因，更接近深层皮层的丘脑投射神经元。荧光原位杂交实验验证了这一结果，提示两亚型可能参与不同的远程投射环路并执行差异化功能。

该研究揭示的“树突起源轴突”动作电位产生动力学，为理解大脑高级认知和直觉决策的底层机制提供了全新的神经计算视角。这种专长于远距离脑区间信号传输的编码范式，不仅更新了学界对皮层信息传递模式的认识，也为类脑智能系统设计高性能长程通信模块提供了关键的生物原型参考。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41556-026-02009-4