人類的大腦作為神經系統(tǒng)最高級的部分，其中蘊藏的諸多奧秘至今仍然吸引著大量醫(yī)學研究者傾注心血進行研究。

大腦半球的表層是灰質，深層為髓質，髓質內又含有海量的神經纖維和核團，大腦的各個部分聯(lián)系有不同神經中樞，有些控制運動，有些關聯(lián)著感覺和語言。

人類之所以能成為萬物靈長，就是因為大腦高度發(fā)達，遠超其他動物，這使得我們能夠在適當?shù)慕逃陀柧毾抡莆崭鞣N精細運動和語言交流能力。

大腦內部含有約1000億個神經元，每個神經元都與其他數(shù)千個神經元彼此連接，在極端復雜的神經網絡中，許多精深的思考和智慧火花燦爛綻放。正如那檔著名的衛(wèi)視節(jié)目《最強大腦》所展示的，速記、心算、開方、速擰魔方令人瞠目結舌等的技能，有力地證明了人類大腦超強的可塑性。

有人充滿敬意地描述，大腦具有如此復雜的結構，數(shù)百億個各具身份的細胞就好像數(shù)百億音樂家匯聚一堂，共同獻上了一曲復雜的交響樂，每一個小單元都別開生面而又不可或缺，任何音符的缺失都可能導致精密系統(tǒng)的崩潰。

不過，人腦究竟是如何發(fā)育得來，數(shù)百億個細胞的分化走向又如何在生命原初之時就得到精確指引？

這一巨大謎團可能處在被徹底揭示的前夕，來自斯坦福大學的干細胞團隊通過新開發(fā)的一項技術，成功分離和分析出單個腦細胞的轉錄組和功能特征，這對我們弄清干細胞增殖、分化和發(fā)育形成人腦的過程大有裨益。

這項研究于2023年3月16日發(fā)表在國際醫(yī)學頂刊Cell上，題為Purification and characterization of human neural stem and progenitor cells（人神經干細胞和祖細胞的純化與表征）。

文章作者通過熒光激活細胞分選（FACS）純化不同NSPC亞群，進而為十余種細胞表面標記物的定量表達提供助益。研究團隊進一步結合了高維流式細胞術與單細胞轉錄組學，實現(xiàn)了妊娠中期時發(fā)育中的人腦神經干細胞及其下游神經祖細胞亞群（GW17-19）的全面純化和功能表征。

簡單來說，研究人員取材于17-19周大的人類胎兒腦細胞，測試了腦細胞表面的11種蛋白質，并從中找到6種和神經細胞發(fā)育相關的品類。

隨后，將經過純化的細胞注入小鼠大腦，間隔半年后觀察細胞及其后代的遷移，需要注意的是，經過特挑的細胞是可能產生星形膠質細胞、少突膠質細胞和神經元的品類，在其進入小鼠大腦之后，經過一段時間的增殖分化，幫助團隊定義了一種新型祖細胞——這是醫(yī)學界針對靈長類動物大腦進行的又一次重要嘗試，不僅能提高不同細胞類型的分辨率，同時還增加了人類對大腦細胞譜系知識的認知程度[3]。

此前，來自英國劍橋大學、美國賓夕法尼亞大學的研究團隊在Nature刊文，發(fā)表了題為Brain charts for the human lifespan（生命周期人腦發(fā)育圖表）。腦科學研究向來所需要面對的“慘痛現(xiàn)狀”就是：人腦結構千差萬別，想要創(chuàng)立具備統(tǒng)計意義的圖表或模型，就非得收集一定數(shù)量級的腦圖數(shù)據不可。而當前最得力的手段莫過于腦核磁共振成像（MRI），但十萬人級別的MRI不僅耗時極長，對資金的需求也頗為龐大。

研究團隊通過開源網站收集了逾10萬人的12萬3千余張核磁共振掃描，通過海量數(shù)據提取圖像信息并建立統(tǒng)計學模型。當然，這種研究屬于傳統(tǒng)意義上負重致遠、力敵千鈞的“笨辦法”，由于大腦兩個半球功能分工的特性顯著，針對大腦結構和功能的映射已經獲得一定研究基礎，諸如計算機斷層掃描(CT)、正電子發(fā)射型計算機斷層顯像(PET)、腦電技術(EEG；ERP)等成熟方式可資利用，數(shù)據的更新和優(yōu)化都需要大量研究人員齊心協(xié)力[4]。

正因如此，前述的人神經干細胞和祖細胞的純化表征方式才更具有可操作性。其意義在于，我們可以暢想在未來用價格更為低廉的方式來掃描和獲知人腦結構，并溯源到干細胞分化的時刻，通過補足或刺激干細胞的增殖分化，為治愈大腦創(chuàng)傷、修復病灶部位提供新式療法。隨著研究的進一步深入，我們也許能通過更多相關項目得到人腦與干細胞分化的精細對應關系。

參考文獻：

[1]歐偉明,何龍楷,王曉鈺,楊雪松,王廣,李冰肖,金雅,韓莎莎,柳國勝.子宮內電穿孔法調控鼠胚大腦皮質神經干細胞基因表達體系的建立[J].中國當代兒科雜志,2022,24(09):1061-1067.

[2]黃琰,卜遷.干細胞分化大腦類器官模型研究重金屬鎘的神經發(fā)育毒性及其分子機制[C] 2021(第五屆)毒性測試替代方法與轉化毒理學(國際)學術研討會會議論文集,2021:211-212.

[3]https://new.qq.com/rain/a/20230318A00MR800

[4]https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E8%84%91/791360?fr=aladdin

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