在灵长类漫长的进化历程中，大脑皮层经历剧烈的表面积扩张，形成高度多样化的功能区域。这一过程是如何实现的？

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心刘赐融研究组、孙怡迪研究组联合华大研究院等单位新近发现，大脑皮层存在两个“源头”——就像太极图中的黑与白，两者相互作用推动大脑皮层最终形成。

“逼”出来的十年探索

这次灵长类大脑皮层起源的研究突破，是怎么实现的？时间拨回2016年。当时，刘赐融赴美国国立卫生研究院从事博士后研究。原本他想做个传统的题目——清醒狨猴功能磁共振成像，着手处理数据时，却发现没有一套真正可用的狨猴脑图谱。由此，刘赐融团队启动狨猴脑图谱计划。

为了让这一基础工具“好用”，可以回应“释图”的多样化需要，更新迭代的工作一“磨”就是十年。毕竟，要想实现全景式解析灵长类大脑的组织规律，就要将微观的基因表达信息与宏观的神经连接数据整合起来。

灵长类大脑通常体积巨大且皮层高度折叠，复杂沟回使得完整采样皮层所有的层状结构非常困难。

“狨猴作为一种小型猴，拥有灵长类皮层的所有核心区域，且表面光滑缺少沟回，这就降低了数据重建与配准的复杂性。”刘赐融介绍，团队将狨猴大脑先切成极薄切片，在每一片上利用空间转录组技术标记出基因活跃情况，随后把这些微观数据连同磁共振成像等宏观数据，叠加到同一个三维大脑模型中。

本来是要完善灵长类大脑图谱，不可思议的发现却出现在科研人员眼前……

两个“对立锚点”最终交汇

依托图谱，刘赐融团队发现，大脑皮层中的特异性基因和细胞类型，呈现两条负相关的梯度，最终交汇于负责高级认知功能的联合皮层，并在这里表现出混合的分子特征。这一发现蕴藏着“调停”科学界关于灵长类大脑皮层起源争论的希望。

长期以来，大脑皮层起源有两大类互不相容假说：双重起源假说认为大脑皮层源于海马和梨状皮层两类古老的异皮层，通过渐进层状分化向外扩张；锚点说/系带说等另一类假说认为，初级感觉皮层才是皮层进化和发育的“锚点”。

但刘赐融和他的同事们看到的，是一种“双向梯度模式”——“就像太极图中的黑与白，双重起源假说强调的古/异皮层与分子锚点假说强调的初级感觉皮层，是同一条组织轴线上方向相反、相互对抗的两个‘对立锚点’，两者相互作用共同构建了大脑皮层的复杂图景。”刘赐融说，这就意味着大脑皮层可以存在两个“源头”，交相为用，最终形成精密的大脑皮层。

而且，跨物种分析显示，相似的双向梯度模式在小鼠、猕猴和人类大脑中同样存在，表明这可能代表哺乳动物皮层组织的一个基本规律。发育分析进一步表明，这一规律不是在成年期才突然出现，而是出生时已具雏形。

团队分析了狨猴全脑的15个功能网络，还得到一系列有趣发现。比如，默认模式网络（我们走神、回忆、规划未来时活跃的网络）在大脑皮层中所处位置，就像太极图中央的“S”形地带。这个网络需要调动的基因数量远超其他任何网络，反映它在分子层面的高度复杂性。

应用研究更有作为

可以说，没有不断迭代的脑图谱计划，灵长类大脑皮层的新研究就无从谈起。脑图谱远不只是“画一张图”：对脑影像研究者而言，它是一套标准坐标系和参照底图；对脑疾病研究团队，它可以帮助判断病变涉及的细胞类型、脑区和网络；对脑机接口、神经调控和药物干预，它是理解信号沿脑网络传播的基础；对类脑智能，它提供了提炼大脑组织原则的关键底座。

“未来，做脑机接口电极植入或脑疾病诊断时，结合连续变化的梯度展开工作可以提高精度。”刘赐融举例说，传统的脑分区图谱是解剖学家划定的“块状边界”，这种强制划分会导致电极埋置或疾病定位时出现偏差。此次研究提供了基于分子梯度的“连续地形图”，真实反映大脑皮层功能的连续变化。或许，发现大脑皮层演化的奥秘，只是脑图谱“小试身手”的一次亮相…… 

来源 新华社记者董雪 2026年6月9日

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