屏状核细胞与联接图谱问世，为理解“意识”提供新思路

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级工程师沈志明团队，与华大生命科学研究院等国内外科研团队合作，揭示了猕猴和啮齿动物屏幕核结构、细胞类型和分布的显著差异，为灵长类意识的产生提供了多模态信息整合的基础，为了理解人类意识的进化机制提供了新的基本思路。4月3日，《细胞》发表了相关研究。

“人类意识”被称为未解决的科学前沿问题之一。DNA双螺旋结构和中心法则提出者弗朗西斯·克里克也表示，“屏幕核是概念产生的关键区域”。屏幕核的形状又小又窄又不规则，隐藏在大脑深层，与大多数大脑皮层的大脑区域直接相连。它是大脑中的连接中心，在多模态信息整合中起着关键作用，但现有研究很少。

研究小组使用单细胞核RNA测序(snRNA-seq)该技术对猕猴屏核区域细胞进行了转录组分类，系统对比了周围大脑区域的细胞类型，发现猕猴屏核神经元更接近大脑皮层，尤其是岛叶皮层神经元类型。大多数屏幕核神经元与岛叶深层神经元更相似，提醒屏幕核的主要功能可能与长期投射控制大脑的其他大脑区域有关。

根据空间转录组技术的分析数据，猕猴屏状核具有独特的标记基因，与周围大脑区域明显不同，可用于准确勾勒屏状核的物理界限。在屏幕核腹部的内侧，研究团队发现了一个全新的区域，并将其命名为RBC。RBC区域包含CPLX3、SULF1、独特的基因，如CABP7，将屏幕核与周围大脑区域背面的内嗅核分开。值得一提的是，猕猴屏幕核结构与啮齿动物的屏幕核明显不同，为理解概念的进化机制提供了可能的重要线索。

进一步，研究小组绘制了猕猴屏状核全脑介观连接图，发现屏状核不同部位神经元的皮层投射有明显的偏好，可以将屏状核分为四个亚区。进一步研究发现，屏状核与除小脑外的所有皮层和皮层下脑区相连，是大脑中的连接中心。此外，猕猴屏状核内部有广泛的前后轴连接，为屏状核单个神经元整合多模态信息提供了直接支撑，被认为是概念产生的关键。

猕猴屏核细胞类型的精细空间布局特征提供了更多信息。兴奋神经元的组成比例在屏幕核的不同区域存在明显差异，相同屏幕核的局部区域连接的皮层和皮层下核往往具有相似的功能，如将ENTO脑区和海马连接到屏幕核的下端，这两个脑区都与学习记忆有关。同时，研究团队将聚集在猕猴屏核中的GNB4 神经元与小鼠相应类型的神经元进行了精细对比，发现了猕猴独特的GNB4细胞类型，表明这是猕猴屏状核在进化过程中遇到的特殊细胞类型。