深圳新聞網(wǎng)2026年4月17日訊（讀特記者 李旖露 謝銓濤）北京時間4月17日，國際頂尖學術期刊《科學》（Science）在線發(fā)表了由基因組多維解析技術全國重點實驗室、華大生命科學研究院、中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心、澳大利亞莫納什大學等中外團隊聯(lián)合完成的重大突破。

通過對狨猴大腦的深度解析，研究團隊不僅構建了全球首個狨猴全腦單細胞多模態(tài)圖譜，還首次發(fā)現(xiàn)了靈長類大腦皮層中的Pr-Al對立分子梯度軸。這一發(fā)現(xiàn)為認知大腦結構、理解靈長類大腦高級認知功能的生長演化提供了全新理論框架，還統(tǒng)一了學界關于大腦皮層演化近百年的爭議。

△Science 官網(wǎng)截圖

在以往的腦科學研究中，解剖學、影像學與基因組學往往相對獨立，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（MRI）與華大自主研發(fā)的時空組學技術Stereo-seq、單細胞測序技術深度融合，實現(xiàn)了宏觀的功能監(jiān)測與微觀的分子解析緊密聯(lián)動。

通過 MRI，我們可以觀測大腦在執(zhí)行特定動作（如抓取或思考）時的實時活動情況；而利用時空組學技術 Stereo-seq，就能像導航軟件放大實景一樣，精準鎖定這些活動背后對應的細胞類型及其內(nèi)部的基因表達。通過這種跨尺度、跨學科的整合，研究團隊成功構建了全球首個狨猴全腦單細胞空間轉(zhuǎn)錄組+神經(jīng)連接+功能影像的三維整合腦圖譜，實現(xiàn)了分子表達、細胞類型、神經(jīng)環(huán)路、解剖分區(qū)與功能網(wǎng)絡的多維度精準對齊，讓研究團隊得以在全腦尺度系統(tǒng)解析皮層構建的底層邏輯。

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

△狨猴全腦單細胞多模態(tài)圖譜

基于這張超高精度腦圖譜，研究團隊發(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，研究團隊確定了兩個互為對立的演化錨點：Pr極（初級感覺區(qū)，負責接收視覺、聽覺、體感等外界信號）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），在這兩個端點分別有大量基因處于高表達狀態(tài)。隨著空間延伸，這些基因的表達強度逐漸減弱，形成兩股相向而行、相互拮抗的分子梯度。

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

Pr-Al軸的發(fā)現(xiàn)，首次從分子層面回答了靈長類高級聯(lián)合皮層從何而來的關鍵問題，成功統(tǒng)一了此前關于大腦皮層演化的“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，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對立分子梯度軸，研究團隊還獲得了一項關于社交的意外發(fā)現(xiàn)：雖然獼猴在進化樹上離人類更近，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 。

這主要是因為狨猴有著豐富的社會交流行為，會輪流應答、互相學習鳴叫。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)分子機制，二者共享大量聽覺?發(fā)聲調(diào)控相關基因與細胞類型排布模式。這使得狨猴成為了研究人類語言起源、言語發(fā)育障礙、社交溝通相關疾?。ㄈ缱蚤]癥）的理想動物模型。

△人類和狨猴在聽覺皮層有相似的基因表達

本研究不僅終結了雙起源假說與分子錨定假說的近百年爭議，更建立起一套從分子、細胞到核團、網(wǎng)絡和演化的全層級、跨尺度腦構建理論。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提供全新靶點，也為類腦計算架構與人工智能系統(tǒng)勾勒了一份天然的設計藍圖。

在美國和日本的國家級腦計劃中，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驗模型。中國團隊首次繪制狨猴腦圖譜，成為“中國腦計劃”的關鍵里程碑成果。從破譯皮層結構到解鎖認知起源，時空組學技術正在助力我們探索生命最復雜的器官，也推動中國在腦演化與腦認知科學領域持續(xù)走向國際前沿。

華大生命科學研究院聯(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，中國科學院腦智卓越中心聯(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。華大生命科學研究院副研究員郝世杰，中國科學院腦智卓越中心（神經(jīng)科學研究所）研究員劉賜融、孫怡迪，澳大利亞莫納什大學生物醫(yī)學發(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物實驗均嚴格遵循相關倫理要求與規(guī)定。