《自然》杂志刊登的这项研究揭示了一个核心真相:我们的大脑并非由单一来源发育而成,而是源于两套相互独立的神经网络。其中,位于脑部下方的原始区域称为后脑;而分布在脑部上方的前脑与中脑则承担起高阶认知的使命——这些区域让我们能够创作诗歌、解决数学难题、审视自身存在等独特的人类活动。
该校发育生物学副教授凯尔指出,这项工作的创新之处在于首次确凿证实了脑前后两部分源自迥然不同的祖细胞。这一发现为后续工作奠定基础:科研人员得以在体外环境中成功构建来自后脑区域的神经细胞,进而展开深入的功能探究。
成年人脑部构造可分为三大版块。前脑是高级思维的枢纽,统领语言处理、意识流动与抽象逻辑推演;中脑掌管感知与动作,涵盖视觉、听觉、运动协调、清醒度和疼痛信息;而隐匿于颅骨深处的后脑(又名脑干),守护着生命的基本维系,从呼吸节律、心脏跳动到吞咽消化,再到粗略的运动平衡,无一不属其职责。
长期以来,科研界试图在体外条件下培养后脑细胞,但始终未竟其功。究其原因,当时学界普遍坚持一个观点:脑的各部分乃一源而生。直到今天,研究人员通过观察鼠类胚胎发育过程才恍然大悟——后脑走的是完全不同的进化轨迹,它并非分化自前中脑系统,而是与之平行独立发育的。
进一步的分子学剖析揭示,脑内存在两类互不相同的祖细胞群。其一携带 Otx2 基因指令,最终演变成前中脑系统;其二则表现出 Gbx2 基因特征,最终分化为后脑。值得注意的是,从胚胎发育初期开始,这两个细胞种群就泾渭分明,彼此从不交融。
这一发现也解释了为什么数十年的研究屡遭困顿——科学家们徒劳地企图让某类祖细胞蜕变为本质上与其相异的另一类细胞。如今,借助新的认识论基础,研究团队终于成功地在实验室环境中生成了具备真正功能的后脑运动神经细胞。
所获的体外细胞与天然后脑细胞的关键特性相符,为脊髓肌肉萎缩与渐冻人症等脑干相关的难治性疾病开拓了新的研究思路。这两大病症的共同之处在于,特定的后脑神经细胞功能逐渐丧失,患者因此失去吞咽与呼吸的生理能力。