深圳新聞網(wǎng)2026年4月17日訊（讀特記者 李旖露 謝銓濤）北京時(shí)間4月17日，國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）在線發(fā)表了由基因組多維解析技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華大生命科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、澳大利亞莫納什大學(xué)等中外團(tuán)隊(duì)聯(lián)合完成的重大突破。

通過對(duì)狨猴大腦的深度解析，研究團(tuán)隊(duì)不僅構(gòu)建了全球首個(gè)狨猴全腦單細(xì)胞多模態(tài)圖譜，還首次發(fā)現(xiàn)了靈長(zhǎng)類大腦皮層中的Pr-Al對(duì)立分子梯度軸。這一發(fā)現(xiàn)為認(rèn)知大腦結(jié)構(gòu)、理解靈長(zhǎng)類大腦高級(jí)認(rèn)知功能的生長(zhǎng)演化提供了全新理論框架，還統(tǒng)一了學(xué)界關(guān)于大腦皮層演化近百年的爭(zhēng)議。

△Science 官網(wǎng)截圖

在以往的腦科學(xué)研究中，解剖學(xué)、影像學(xué)與基因組學(xué)往往相對(duì)獨(dú)立，從各自維度切入，為解讀大腦奧秘提供多元視角。而本研究通過將神經(jīng)影像學(xué)（MRI）與華大自主研發(fā)的時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq、單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)了宏觀的功能監(jiān)測(cè)與微觀的分子解析緊密聯(lián)動(dòng)。

通過 MRI，我們可以觀測(cè)大腦在執(zhí)行特定動(dòng)作（如抓取或思考）時(shí)的實(shí)時(shí)活動(dòng)情況；而利用時(shí)空組學(xué)技術(shù) Stereo-seq，就能像導(dǎo)航軟件放大實(shí)景一樣，精準(zhǔn)鎖定這些活動(dòng)背后對(duì)應(yīng)的細(xì)胞類型及其內(nèi)部的基因表達(dá)。通過這種跨尺度、跨學(xué)科的整合，研究團(tuán)隊(duì)成功構(gòu)建了全球首個(gè)狨猴全腦單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組+神經(jīng)連接+功能影像的三維整合腦圖譜，實(shí)現(xiàn)了分子表達(dá)、細(xì)胞類型、神經(jīng)環(huán)路、解剖分區(qū)與功能網(wǎng)絡(luò)的多維度精準(zhǔn)對(duì)齊，讓研究團(tuán)隊(duì)得以在全腦尺度系統(tǒng)解析皮層構(gòu)建的底層邏輯。

目前，相關(guān)數(shù)據(jù)已保存至CNGBdb（MCCSTA數(shù)據(jù)庫(kù)https://db.cngb.org/stomics/mccsta/）。

△狨猴全腦單細(xì)胞多模態(tài)圖譜

基于這張超高精度腦圖譜，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)大腦皮層的組織邏輯遵循一套精密的雙向分子梯度軸。具體來說，研究團(tuán)隊(duì)確定了兩個(gè)互為對(duì)立的演化錨點(diǎn)：Pr極（初級(jí)感覺區(qū)，負(fù)責(zé)接收視覺、聽覺、體感等外界信號(hào)）和Al極（古皮層/邊緣皮層，演化上極其古老的區(qū)域，如處理嗅覺的區(qū)域），在這兩個(gè)端點(diǎn)分別有大量基因處于高表達(dá)狀態(tài)。隨著空間延伸，這些基因的表達(dá)強(qiáng)度逐漸減弱，形成兩股相向而行、相互拮抗的分子梯度。

而在兩股分子信號(hào)疊加融合的中間地帶，恰恰是靈長(zhǎng)類的聯(lián)合皮層。這里不僅是人類抽象思維、自我意識(shí)與高級(jí)決策功能的匯聚點(diǎn)，也是大腦處理復(fù)雜信息的中樞。

Pr-Al軸的發(fā)現(xiàn)，首次從分子層面回答了靈長(zhǎng)類高級(jí)聯(lián)合皮層從何而來的關(guān)鍵問題，成功統(tǒng)一了此前關(guān)于大腦皮層演化的“雙起源假說”與“分子錨定假說”。此外，研究證實(shí)這種Pr-Al軸不僅存在于大腦皮層，還貫穿了丘腦、紋狀體等全腦核團(tuán)，形成了一套全腦協(xié)同的演化邏輯。

△狨猴的Pr-Al index

除了Pr-Al對(duì)立分子梯度軸，研究團(tuán)隊(duì)還獲得了一項(xiàng)關(guān)于社交的意外發(fā)現(xiàn)：雖然獼猴在進(jìn)化樹上離人類更近，但在聽覺皮層的分子特征上，狨猴反而與人類表現(xiàn)出更高的相似性 。

這主要是因?yàn)獒鹾镉兄S富的社會(huì)交流行為，會(huì)輪流應(yīng)答、互相學(xué)習(xí)鳴叫。為了支撐這種高階的溝通需求，狨猴大腦在演化中形成了與人類高度共享的神經(jīng)分子機(jī)制，二者共享大量聽覺?發(fā)聲調(diào)控相關(guān)基因與細(xì)胞類型排布模式。這使得狨猴成為了研究人類語(yǔ)言起源、言語(yǔ)發(fā)育障礙、社交溝通相關(guān)疾?。ㄈ缱蚤]癥）的理想動(dòng)物模型。

△人類和狨猴在聽覺皮層有相似的基因表達(dá)

本研究不僅終結(jié)了雙起源假說與分子錨定假說的近百年?duì)幾h，更建立起一套從分子、細(xì)胞到核團(tuán)、網(wǎng)絡(luò)和演化的全層級(jí)、跨尺度腦構(gòu)建理論。這一框架有望為自閉癥、精神分裂癥、阿爾茨海默病等腦疾病的診斷與干預(yù)提供全新靶點(diǎn)，也為類腦計(jì)算架構(gòu)與人工智能系統(tǒng)勾勒了一份天然的設(shè)計(jì)藍(lán)圖。

在美國(guó)和日本的國(guó)家級(jí)腦計(jì)劃中，狨猴都占據(jù)核心地位，是解析人類大腦、攻克腦疾病的理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。中?guó)團(tuán)隊(duì)首次繪制狨猴腦圖譜，成為“中國(guó)腦計(jì)劃”的關(guān)鍵里程碑成果。從破譯皮層結(jié)構(gòu)到解鎖認(rèn)知起源，時(shí)空組學(xué)技術(shù)正在助力我們探索生命最復(fù)雜的器官，也推動(dòng)中國(guó)在腦演化與腦認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域持續(xù)走向國(guó)際前沿。

華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生黃智、聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生李生龍，中國(guó)科學(xué)院腦智卓越中心聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生楊倩倩、朱曉嘉、研究助理王賀、聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生林霽煊為該論文的共同第一作者。華大生命科學(xué)研究院副研究員郝世杰，中國(guó)科學(xué)院腦智卓越中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）研究員劉賜融、孫怡迪，澳大利亞莫納什大學(xué)生物醫(yī)學(xué)發(fā)現(xiàn)研究所教授Marcello G.P.Rosa為該論文的共同通訊作者。本研究所有研究方案與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均嚴(yán)格遵循相關(guān)倫理要求與規(guī)定。