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大脑其实是两个器官?震撼发现:人脑由两个独立神经系统拼装而成

2026-9-20 寰宇科学

几世纪以来,科学家一直认为人类大脑是单一发展的器官,源自发育初期一颗祖细胞,但史丹佛大学医学院领导的新研究颠覆普世大 脑发育模型,表明人脑是2个数亿年来独立演化的神经系统拼装而成,一套负责思考,另一套负责生存本能。

成人大脑分为前脑、中脑、后脑/脑干三大区域,功能天差地远:前脑与中脑位于前侧,负责语言、意识、抽象推理等“使你像个人类”的高阶思维;后脑/脑干位于后脑勺,是维持人类生命的系统,掌管呼吸、睡眠、心跳、饥饿感,并控制脸部、舌头、喉咙肌肉(影响 说话与吞咽)。

数十年来,科学家在实验室如何都培养不出人类后脑(脑干)神经元,阻碍相关绝症如:脊髓性肌肉萎缩症(SMA)、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS,俗称渐冻症)研究进展。如今世纪谜团破解,史丹佛大学医学院团队首次证明人类前脑、后脑在胚胎发育的最早期,就 来自2个完全不同、互斥的祖细胞。

团队先通过发育中的小鼠胚胎鉴定出2种不同大脑祖细胞族群,其中一个表达Otx2基因,注定发育成前脑和中脑;另一个表现Gbx2基因,负责形成后脑。更重要的是团队分析这2种细胞的染色质结构(DNA包装方式),发现它们从发展最初阶段就相互排斥,就像两条永不交会的平行轨道。

团队进一步研究人类胚胎发育最早期的原肠胚形成(Gastrulation)阶段,发现人类后脑遵循另一条独立发育路径。

这项发现完美解释为什么科学家始终无法培养出功能性脑干神经元,原因就在前脑、后脑根源不同,就像试图把苹果树种子“转化” 成橘子树种子一样是不可能的任务。

有了这些新知识,研究人员首次成功在实验室将诱导性多能干细胞分化为功能性后脑运动神经元,真正展现后脑特征:产生动作电位 、识别后脑控制脸部和吞咽肌肉的蛋白质。

研究人员也回顾过去5.5亿年演化史,发现从鸡、斑马鱼到生活在海底的肠鳃纲,都具备这种双源大脑模式。而6~7亿年前与人类分家的水母,其身体两端本来就拥有2个独立神经系统。

新研究可能彻底改写我们对神经系统演化理解,大脑并非浑然天成的个体器官,而是一场精妙的拼装工程,2个数亿年前就已独立存在的古老神经系统被大自然巧妙放在同一空间。

论文发表在《自然-神经科学》(NatureNeuroscience)期刊。