研究人脑发育对于揭示脑功能的形成、人类的独特性、以及脑疾病的成因具有重要意义(参见我们的综述:Nature Reviews Genetics 2024)。成年哺乳动物大脑的“记忆中心”海马区域能够持续由神经干细胞分化而新产生未成熟神经元——即“成体神经发生”现象。这一现象对于调节成年神经系统的可塑性、记忆、情绪、认知等功能具有重要作用,而其异常与多种脑疾病(如癫痫、阿尔茨海默症等)紧密相关。解析成体神经干细胞和新生神经元的特性与调控机制不仅能够使我们深入理解人脑发育与疾病,也为利用其治疗脑损伤和脑疾病的再生医学提供了新思路。但目前,人们对海马神经发生在人脑中的特性与调控知之甚少,也缺乏对其在哺乳动物大脑中调控机制的深入了解。

课题组以海马神经发生为研究系统,综合运用单细胞多组学、空间组学、多种人源脑细胞验证模型、实时共聚焦成像等前沿技术平台,结合深度学习等计算生物学算法分析进行大数据深度挖掘,多模态解析大脑发育和疾病的调控机制。我们前期基于小鼠模型的一系列开创性工作揭示了海马成体神经发生过程中多个层面的调控机制,包括神经干细胞静息态调控和干细胞群维持(Cell Stem Cell 2018)、干细胞分化和命运选择(Nature Neuroscience 2015)、新生未成熟神经元迁移(PNAS 2015)等。近期的研究专注于探究这一过程在人脑中的多种模态的特性与调控:揭示了成年人类海马能够新生未成熟神经元,绘制了人类未成熟神经元等多类细胞从胚胎到老年期及在阿尔茨海默症中的单细胞分子图谱(Nature 2022;Cell Stem Cell 2022),并通过跨物种比较揭示了人类新生神经元特化的分子细胞特征及演化规律(Nature Neuroscience 2025)。

课题组的目标是揭示神经系统发育的调控机制,以及这一过程在不同物种、年龄和各类疾病状态中的变化规律。我们将综合运用并拓展我们的技术平台,对神经干细胞、新生神经元等关键细胞类型进行多层次的表征和功能分析,探究它们的细胞多样性、发育节奏调控、在脑疾病中的功能障碍、以及在不同时空条件下受内部信号和外部微环境的影响等。我们期望通过这些研究来揭示神经发育和神经再生的生物学基础,以及为利用干细胞和新生神经元治疗脑疾病和脑损伤提供新的策略。

课题组诚挚邀请优秀的硕、博研究生、博士后和本科生加盟团队。


周毅 博士

研究组组长;研究员