中國科學(xué)院生物物理研究所王曉群課題組、北京大學(xué)未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心湯富酬課題組、北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰課題組和首都醫(yī)科大學(xué)附屬安貞醫(yī)院張軍課題組合作，繪制出人腦前額葉胚胎發(fā)育過程的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，并對其中關(guān)鍵的細(xì)胞類型進(jìn)行了系統(tǒng)功能研究，為繪制完整的人腦細(xì)胞圖譜奠定重要基礎(chǔ)。該研究相關(guān)論文近日發(fā)表在《自然》雜志上。 


  研究人員通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，動態(tài)發(fā)育的人類胚胎前額葉皮層主要由神經(jīng)干細(xì)胞、興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元、星型膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞等6大類細(xì)胞組成，并進(jìn)一步將6大類劃分為35個獨立的細(xì)胞亞型，深入挖掘了各個細(xì)胞類型關(guān)鍵基因表達(dá)特征及其重要生物學(xué)含義。研究發(fā)現(xiàn)，中間前體細(xì)胞IPC對神經(jīng)發(fā)生，特別是靈長類動物的神經(jīng)發(fā)生同樣起著重要作用。研究提出IPC的產(chǎn)生具有兩個關(guān)鍵爆發(fā)期，一個是在胚胎發(fā)育10周左右，而另一個峰值則發(fā)生在胚胎發(fā)育16周左右。正是通過這兩個爆發(fā)期，數(shù)量龐大的神經(jīng)元才能快速生成，并形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能豐富的前額葉皮層。 

  研究還通過對神經(jīng)元單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析和深度挖掘，首次揭示了在人類大腦前額葉皮層發(fā)育過程中興奮性神經(jīng)元生成、遷移和成熟的3個關(guān)鍵階段：8周～12周是神經(jīng)干細(xì)胞大量增殖階段；13周～16周為神經(jīng)干細(xì)胞分化并大量產(chǎn)生新生神經(jīng)元同時伴隨著新生神經(jīng)元的遷移階段；19周～26周神經(jīng)元開始逐漸成熟，表達(dá)關(guān)鍵功能蛋白并初步形成有功能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)階段。同時，王曉群課題組利用電生理等手段對人類圍產(chǎn)期26周的前額葉皮層進(jìn)行了深入功能研究，發(fā)現(xiàn)在前額葉皮層中很多神經(jīng)元已具備正常發(fā)放鈉鉀電流的能力，深層腦區(qū)神經(jīng)元已具備發(fā)放興奮性突觸后電流等功能。