【给你讲Nature】你的大脑其实是"两个器官"拼起来的！胚胎第7天就分家，前脑后脑各有祖先细胞

合集 · 脑、心理、认知神经科学 (90)

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每天给你讲最新的热点研究。

本期我们聊的一项改写发育生物学常识的《自然·神经科学》研究，《自然》杂志还发了一篇新闻解读：

Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain

How to make a brain: new experiments challenge existing picture

原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41593-026-02433-7
https://www.nature.com/articles/d41586-026-02943-1

七十多年来，生物学家默认整个大脑都来自同一种"祖先细胞"：一块神经组织在信号引导下，逐步分化出前脑、中脑和后脑。我们用干细胞造脑细胞的方法，也建立在这个假设上。但斯坦福大学的新研究说，大脑从胚胎最早期就分成了两套互不往来的祖细胞，连硬塞化学信号都无法让它们改行。

本期视频，我们一起看看这个"双起源"故事：

🐣 早在小鼠胚胎第七天半、原肠胚形成期，神经外胚层里就出现了两群互不重叠的细胞：一群表达 Otx2 基因（前部，将来变成前脑和中脑），一群表达 Gbx2 基因（后部，将来变成后脑）
🧬 它们的 DNA 完全一样，区别只是"打开的基因菜谱"已经分叉
🔴 谱系追踪证据：给 Gbx2 细胞打上红色荧光标记，等胚胎快出生时，红色细胞几乎只出现在后脑；另一套多色标记追踪了十六个胚胎里的四百九十四个细胞集群，绝大多数要么只去前脑中脑，要么只去后脑
 更关键的"挑战实验"：给前部细胞下"变成后脑"的指令、给后部细胞下"变成前脑"的指令，甚至把两种细胞混养，它们都拒不从命——命运不是被临时分配，而是早早被锁定
📖 锁定的机制在染色质：前部细胞里前脑中脑基因是"摊开的书页"，后脑基因被折死；后部细胞正好相反。ATAC 测序显示两者的开放区域几乎不重叠，而且强行给信号后，前部细胞反而进一步加固前脑模式
🪱 这套程序古老得惊人：猕猴、鸡、斑马鱼胚胎里都有，连五亿五千万年前就和人类分家的海洋动物橡实虫身上也找到了两群分开的细胞；研究者甚至推测，大脑可能是进化把两套本就独立的神经系统拼合而成
💊 现实意义很大：后脑控制呼吸、吞咽、心跳，后脑运动神经元在渐冻症和脊髓性肌萎缩症中退化，而这类细胞过去最难在培养皿里制造
🧪 搞清后部祖细胞的诱导配方（同时激活两个信号、阻断三个信号）后，团队终于用干细胞大量造出了有功能的人类后脑运动神经元：能放电、有钙信号波动、还能被光遗传学操控，为筛选药物提供了平台
⚠️ 争论仍然存在：有学者认为两种命运之间可能存在短暂的"弹性窗口"；小脑的起源还没搞清楚，也许存在第三种祖细胞；论文也承认不能排除分家前闪过一个"全能脑祖细胞"

如果前脑和后脑的出厂设置本来就不同，那么当疾病专门攻击其中一套系统时，治疗思路是不是也该从一开始就分前路、后路来设计？欢迎在评论区聊聊你的想法。

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