中国科学家揭示大脑皮层起源新机制

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心的刘赐融、孙怡迪研究组与华大研究院等多家机构合作，首次揭示了灵长类大脑皮层的双相反分子梯度组织规律。这一研究成果成功破解了学术界长期以来关于大脑皮层起源与扩张的争议，相关论文已于4月16日发表在国际学术期刊《科学》上。

大脑皮层是掌控感知、运动和高级认知的核心结构，其复杂的组织机制一直是脑科学研究的难题。此前，学界对皮层扩张起源存在“双重起源假说”和“锚点假说”两种对立理论，始终未能达成共识。

研究突破：揭示双相反分子梯度

此次研究团队选用大脑表面光滑、无复杂沟回的狨猴为模型，整合空间转录组学、磁共振成像、神经示踪等多模态技术，构建全脑三维整合图谱。研究发现，大脑皮层存在两条方向对立的分子梯度：起始于初级感觉皮层的Pr梯度和异皮层的Al梯度。这两大梯度均向中间的联合皮层递减，形成覆盖全脑的Pr-Al梯度轴。

“该梯度轴是大脑皮层细胞和基因分布的核心主导，梯度突变处精准划分脑区边界，且在小鼠、猕猴、人类大脑中均存在，是哺乳动物大脑皮层的通用组织规律。”

研究表明，这一梯度并非后天形成，而是出生时就有先天雏形，后续在发育中不断精细化，最终塑造出功能完善的大脑皮层。该发现统一了两大对立学术假说，原本理论提及的皮层区域，实则是双梯度轴的两个对立锚点，构建起大脑皮层结构，而负责思考、决策等高级认知功能的联合皮层，正处于两大梯度的交汇平衡区。

此外，研究团队还发现该分子梯度与丘脑基因表达、皮层-丘脑神经投射高度协同，灵长类这一耦合特征更为显著。大脑默认模式网络也位于梯度交汇区，印证了高级认知功能的分子演化规律。

这项研究搭建起微观基因与宏观脑功能的桥梁，确立了双梯度为大脑皮层组织的核心原则，为人类探索大脑演化、脑疾病诊治等研究奠定了重要理论基础。

随着这项研究的深入，科学家们希望能进一步揭示大脑皮层的演化机制，为脑疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。