編輯丨王多魚

排版丨水成文

意識究竟是如何產生的？

這個問題困擾了科學家和哲學家數個世紀。DNA 雙螺旋結構和中心法則的提出者Francis Crick認為，“屏狀核是意識產生的關鍵區域”。然而，目前科學界對于屏狀核卻知之甚少，甚至不能準確定義其邊界。

2025 年 4 月 3 日，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、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、騰訊生命科學實驗室等機構共同發布了全球首個非人靈長類屏狀核多模態圖譜，結合單細胞組、時空組和聯接組等多組學數據，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，首次證實了屏狀核不同功能區內富含特異的神經元，為理解人類意識產生的進化機制提供了新的研究思路，也為語言、精神類疾病的研究和治療提供了潛在的靶點。相關研究以：Single-cell spatial transcriptome atlas and whole-brain connectivity of the macaque claustrum 為題，發表于國際頂尖學術期刊Cell。

構建首個獼猴屏狀核多模態圖譜

屏狀核是一個薄如紙片的不規則的神經結構，隱藏在大腦外部皺褶的皮質下方的一個神秘區域。它猶如一個巨大的神經中央車站，大腦皮層幾乎每塊區域與其都有纖維連接。

本研究中，研究團隊運用單核轉錄組測序結合華大自主研發的時空組學技術Stereo-seq，首次繪制了獼猴屏狀核單細胞分辨率的時空圖譜，這也是全球首個非人靈長類屏狀核時空圖譜，揭秘了屏狀核中的每個腦細胞的基因信息，并為其標注了“住址”。

同時，通過分析屏狀核與獼猴全腦大量腦區的雙向連接，繪制指迄今最完善的非人靈長類屏狀核全腦介觀聯接圖譜，揭示了屏狀核整合全腦信息的物理連接基礎。多維的數據資源的結合，為科研人員深入解析屏狀核這一關鍵腦區的結構和功能奠定了基礎。目前該圖譜數據已完整公開（https://macaque.digital-brain.cn/claustrum）。

獼猴屏狀核單細胞時空轉錄組及全腦連接組圖譜網站

揭示靈長類特有神經元

通過分析獼猴屏狀核 22.7 萬個細胞，研究團隊鑒定出 48 種細胞亞型。而通過將屏狀核與周圍腦區的細胞類型進行對比，發現超過 80% 的屏狀核神經元與大腦皮層（尤其島葉皮層）深層神經元高度相似，這提示屏狀核的主要功能可能與長程投射調控大腦其它腦區相關。

而通過對比獼猴、狨猴和小鼠的數據，研究團隊發現獼猴屏狀核中約 40% 的細胞類型為靈長類特有。例如，其中一種興奮性神經元 GNB4 在獼猴屏狀核中高達 64.7%，且呈區域特異性分布，而在小鼠中僅占 14.7%，且呈現均勻分布特征。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，參與特定的大腦功能。

多組學結合解析神經網絡

通過時空組學技術，研究團隊繪制出了獼猴屏狀核的精確邊界，并發現一個全新的RBC區域將屏狀核與周圍腦區隔開。獼猴屏狀核這些結構與嚙齒類動物的屏狀核明顯不同，這為理解意識的進化機制提供了可能的線索。

Stereo-seq精確繪制獼猴屏狀核邊界，揭示與鄰近區域的分子差異

而通過獼猴屏狀核全腦介觀聯接圖譜，研究團隊發現屏狀核內部不同部位神經元的皮層投射各有偏好，可據此將屏狀核分為前額葉、視覺、海馬、運動四個功能區。進一步研究發現，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。同時，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支持，而這，被認為是意識產生的關鍵。

此外，通過多種技術相結合，研究團隊還首次證實了不同功能區內富含的神經元亞型不同。例如海馬投射區高表達 GNB4-7 型神經元，而運動區富集 GNB4-4 神經元。

多組學融合已成為腦科學研究的重要趨勢。該研究通過整合單細胞核轉錄組、時空組和聯接組學數據，首次構建了非人靈長類屏狀核的多模態圖譜，科研人員可以結合多組學數據，實現對這個大腦“信息樞紐”從分子、空間到神經連接的系統解析。該圖譜不僅填補了靈長類腦區研究的空白，也為多組學融合解析復雜腦功能提供了新模式，為理解意識本質、探索腦疾病機制奠定基礎。

獼猴屏狀核細胞空間分布與全腦介觀聯接圖譜

中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心和上海腦科學與類腦研究中心沈志明、法國國家衛生與醫學研究院干細胞與腦研究所Henry Kennedy、臨港實驗室魏武、華大生命科學研究院劉龍奇、騰訊生命科學實驗室姚建華為該論文共同通訊作者。華大生命科學研究院雷瑩、中國科學院上海營養與健康所劉羽暄、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心和臨港實驗室王明禮、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心袁妮妮、法國國家衛生與醫學研究院干細胞與腦研究所侯玉潔、華大生命科學研究院丁靈君、朱志勇、騰訊生命科學實驗室吳子涵、中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心李超為該論文共同第一作者。該研究獲得國際大科學計劃培育項目、科技創新2030-“腦科學與類腦研究”、上海市級重大專項等項目的聯合資助。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(25)00273-9