▲科學(xué)家首次繪制人類生物鐘中樞細(xì)胞圖譜（視頻由AI生成）

晝夜節(jié)律是生物為適應(yīng)晝夜變化而進化出來的內(nèi)在生物鐘，一旦被打亂，就容易增加疾病風(fēng)險。

因此，搞清楚大腦里的“作息節(jié)拍器”——節(jié)律時鐘網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能，是解開晝夜節(jié)律奧秘的關(guān)鍵。

▲圖片由AI生成

日前，中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心首次在單細(xì)胞水平上，繪制了大腦中負(fù)責(zé)調(diào)控生物鐘的核團——人類視交叉上核的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，并解析出7種功能和位置各不相同的神經(jīng)元亞型。

01

跨物種解析

此前，研究團隊繪制了小鼠視交叉上核的時空單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，發(fā)現(xiàn)了新型視交叉上核神經(jīng)元——CCK神經(jīng)元，并證實其對維持晝夜節(jié)律穩(wěn)定性至關(guān)重要。但這些研究局限于嚙齒類動物（小鼠）。

人類的作息習(xí)慣各不相同，盡管此前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多候選基因，但這些基因如何影響人類的大腦及生物鐘還不清楚。深入研究人類視交叉上核的結(jié)構(gòu)與功能，將有助于更好地治療晝夜節(jié)律相關(guān)的疾病。

研究對比了人類、小鼠及以獼猴為代表的非人靈長類視交叉上核轉(zhuǎn)錄組，找到了進化保守、由特定轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的基因程序，也發(fā)現(xiàn)了人類視交叉上核特有的神經(jīng)肽信號網(wǎng)絡(luò)存在明顯重組。

此外，研究還把與人類作息偏好相關(guān)的基因，定位到了特定的神經(jīng)元亞型上。

02

構(gòu)建多組學(xué)分析圖譜

科研人員綜合運用空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)、單核RNA測序技術(shù)，以及基于深度學(xué)習(xí)的組織學(xué)分析，構(gòu)建了整合組織學(xué)信息、細(xì)胞組成及基因表達譜的人類視交叉上核細(xì)胞圖譜，并重建了三維結(jié)構(gòu)。

通過細(xì)胞圖譜，研究人員發(fā)現(xiàn)人類視交叉上核細(xì)胞血管網(wǎng)絡(luò)豐富，能夠通過血管與終板血管器相連，提示其可能借助門靜脈系統(tǒng)調(diào)控其他腦區(qū)節(jié)律。此外，研究鑒定了7種特有的人類視交叉上核神經(jīng)元亞型。

這項研究繪制的人類視交叉上核細(xì)胞圖譜，為基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)研究提供了重要資源，也為理解人類生物鐘的分子與神經(jīng)機制提供了關(guān)鍵依據(jù)。

論文鏈接：

https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(25)00988-2

作者：嚴(yán)軍、楊喬喬、王海芳、高樂

來源：中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心

責(zé)任編輯：侯茜