新研究挑战大脑单一起源假说：证实双前体细胞独立发育

科学探索 2026-09-18 00:00 1 阅读来源： Nature

《自然-神经科学》最新研究挑战了大脑由单一起始细胞发育的传统观点。斯坦福大学团队发现，后脑与前中脑分别源自两种互不重叠的脑前体细胞群。这一双重起源模式在小鼠、人类干细胞及柱头虫等物种中均得到验证，为理解神经退行性疾病提供了新视角。

如何制造大脑：新实验挑战"单一起源"假说

几十年来，科学界普遍认为，大脑由一种单一的起始细胞发育而来。但最新研究挑战了这一基本观点：证据显示，要构建这个复杂的器官，需要两种相互独立的原始细胞。相关成果发表于《自然-神经科学》（Nature Neuroscience）。

研究揭示了两种不同的脑前体细胞的分工：其中一种形成后脑，负责心跳、呼吸等基本生命活动；另一种则同时产生前脑和中脑——前脑是推理、规划等高级功能的核心所在。

美国斯坦福大学的发育生物学家 Kyle Loh 表示，大脑虽然只是一个器官，但实质上由两个截然不同的部分构建而成，二者相互连接并协同工作。

并非所有人都认同"大脑源自两个互不混合的细胞群"这一结论。不过，这项研究在一个方面获得了广泛认可：作者找到了一种高效方法，可诱导干细胞分化为后脑运动神经元。这一技术有望用于研究影响这类细胞的疾病，包括运动神经元疾病——即肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病。

无法逃避的命运

此前针对小鼠胚胎的研究曾发现，一种特征性基因在脑前体细胞中广泛表达。另有研究鉴定出一个在预定形成脑前部的细胞中表达的基因，以及一个在预定形成脑后部的细胞中表达的基因。但这些细胞群是否严格对应于各自标记的脑区，此前并不清楚。

为探究后脑细胞的胚胎起源，Loh 团队采用组织染色和 RNA 测序技术，对受孕 7.5 天后的小鼠胚胎进行了细致分析。他们发现胚胎中存在两个互不重叠的脑前体细胞集群。随后，研究人员利用红色光标记技术，标记表达后脑基因的脑前体细胞，并追踪这些细胞在成熟大脑中的分布位置。结果显示：大脑后半部分呈现红色标记，而前半部分则没有。

研究团队还在人类多能干细胞中开展了独立实验。他们先诱导这些细胞分化为两种早期脑细胞类型，再用化学信号进行刺激，检验细胞的命运是否已被预先决定。其中一种细胞类型在接收到前脑和中脑信号后迅速成熟；而当被指令向后脑方向分化时，它则完全停止进展。这表明该细胞的发育命运在更早阶段就已锁定。

从蠕虫到斑马鱼的双重起源

最后，研究人员在多种物种中寻找这种"双祖先"发育模式的踪迹，研究对象涵盖小鼠、斑马鱼（Danio rerio）等多个物种。两种脑前体细胞在所有受试物种中均有发现，甚至在柱头虫（Saccoglossus kowalevskii）中也不例外。

这一发现令 Loh 感到意外。他指出，人类与柱头虫的最后共同祖先生活在 5 亿多年前，早于盘古超大陆的形成。尽管如此，这一远古生物的发育胚胎在形态上与小鼠胚胎高度相似。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-026-02943-1

参考文献

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