AI視頻 | 科學家繪制人類“作息節拍器”細胞圖譜

▲科學家首次繪制人類生物鐘中樞細胞圖譜（視頻由AI生成）

晝夜節律是生物為適應晝夜變化而進化出來的內在生物鐘，一旦被打亂，就容易增加疾病風險。

因此，搞清楚大腦里的“作息節拍器”——節律時鐘網絡的結構與功能，是解開晝夜節律奧秘的關鍵。

▲圖片由AI生成

日前，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心首次在單細胞水平上，繪制了大腦中負責調控生物鐘的核團——人類視交叉上核的細胞結構與空間轉錄組圖譜，并解析出7種功能和位置各不相同的神經元亞型。

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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胞轉錄組圖譜，發現了新型視交叉上核神經元——CCK神經元，并證實其對維持晝夜節律穩定性至關重要。但這些研究局限于嚙齒類動物（小鼠）。

人類的作息習慣各不相同，盡管此前已經發現了許多候選基因，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構與功能，將有助于更好地治療晝夜節律相關的疾病。

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錄組，找到了進化保守、由特定轉錄因子調控的基因程序，也發現了人類視交叉上核特有的神經肽信號網絡存在明顯重組。

此外，研究還把與人類作息偏好相關的基因，定位到了特定的神經元亞型上。

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構建多組學分析圖譜

科研人員綜合運用空間轉錄組學、單核RNA測序技術，以及基于深度學習的組織學分析，構建了整合組織學信息、細胞組成及基因表達譜的人類視交叉上核細胞圖譜，并重建了三維結構。

通過細胞圖譜，研究人員發現人類視交叉上核細胞血管網絡豐富，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調控其他腦區節律。此外，研究鑒定了7種特有的人類視交叉上核神經元亞型。

這項研究繪制的人類視交叉上核細胞圖譜，為基礎與臨床醫學研究提供了重要資源，也為理解人類生物鐘的分子與神經機制提供了關鍵依據。

論文鏈接：

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

作者：嚴軍、楊喬喬、王海芳、高樂

來源：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心

責任編輯：侯茜