▲科学家首次绘制人类生物钟中枢细胞图谱（视频由AI生成）

昼夜节律是生物为适应昼夜变化而进化出来的内在生物钟，一旦被打乱，就容易增加疾病风险。

因此，搞清楚大脑里的“作息节拍器”——节律时钟网络的结构与功能，是解开昼夜节律奥秘的关键。

▲图片由AI生成

日前，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心首次在单细胞水平上，绘制了大脑中负责调控生物钟的核团——人类视交叉上核的细胞结构与空间转录组图谱，并解析出7种功能和位置各不相同的神经元亚型。

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跨物种解析

此前，研究团队绘制了小鼠视交叉上核的时空单细胞转录组图谱，发现了新型视交叉上核神经元——CCK神经元，并证实其对维持昼夜节律稳定性至关重要。但这些研究局限于啮齿类动物（小鼠）。

人类的作息习惯各不相同，尽管此前已经发现了许多候选基因，但这些基因如何影响人类的大脑及生物钟还不清楚。深入研究人类视交叉上核的结构与功能，将有助于更好地治疗昼夜节律相关的疾病。

研究对比了人类、小鼠及以猕猴为代表的非人灵长类视交叉上核转录组，找到了进化保守、由特定转录因子调控的基因程序，也发现了人类视交叉上核特有的神经肽信号网络存在明显重组。

此外，研究还把与人类作息偏好相关的基因，定位到了特定的神经元亚型上。

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构建多组学分析图谱

科研人员综合运用空间转录组学、单核RNA测序技术，以及基于深度学习的组织学分析，构建了整合组织学信息、细胞组成及基因表达谱的人类视交叉上核细胞图谱，并重建了三维结构。

通过细胞图谱，研究人员发现人类视交叉上核细胞血管网络丰富，能够通过血管与终板血管器相连，提示其可能借助门静脉系统调控其他脑区节律。此外，研究鉴定了7种特有的人类视交叉上核神经元亚型。

这项研究绘制的人类视交叉上核细胞图谱，为基础与临床医学研究提供了重要资源，也为理解人类生物钟的分子与神经机制提供了关键依据。

论文链接：

https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(25)00988-2

作者：严军、杨乔乔、王海芳、高乐

来源：中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心