通过差异生长模式解析前脑发育结构：挑战传统分区模型并提出下丘脑三分模型

《Nature Communications》：Resolving forebrain developmental organisation by analysis of differential growth patterns

本研究通过构建鸡胚胎前神经管的4D生长模型，结合多重杂交链式反应等技术，揭示了前脑各区域的差异性生长模式，挑战了广泛接受的prosomere模型，提出了“三分下丘脑”的新理论，为理解前脑发育机制提供了新视角。

　　

在神经科学领域，脊椎动物前脑的发育机制一直是研究的重点和难点。作为中枢神经系统最复杂的区域，前脑如何从简单的神经管发育成高度精细的结构，长期以来存在争议。最广为接受的prosomere模型认为前脑是分节的，但这一理论仍存在不少疑问。为了深入探究前脑的发育机制，研究人员开展了这项创新性研究。

研究团队以鸡胚胎为模型，通过命运图谱技术追踪前神经管的发育过程，构建了首个前脑发育的4D生长模型。他们采用多重杂交链式反应（multiplex hybridisation chain reaction）技术，精确定位了不同前体细胞区域的发育命运，揭示了前脑各区域的差异性生长模式。

主要研究方法包括：鸡胚胎前神经管命运图谱分析、4D脑生长模型构建、多重杂交链式反应基因表达分析、细胞混合实验和细胞命运转换实验等关键技术。

研究结果显示出明显的模块化生长模式：定向生长主要朝向眼睛方向，视前丘和背侧端脑呈现更为等长的扩张，而腹侧细胞则向前移动进入下丘脑。比较基因表达分析发现，存在一个连续的横向边界区域，包括丘脑间带（zona limitans intrathalamica, ZLI）和乳头体后部下丘脑，这个边界将前脑分为前后两部分，并在丘脑间带基部发生扭曲。

特别重要的是，细胞命运转换实验表明下丘脑在拓扑结构上可分为三部分，分别位于端脑、视前丘和丘脑间带的腹侧。这一发现直接挑战了传统的prosomere模型，不支持前脑分节的观点，而是提出了“三分下丘脑”的新模型。

这项研究的结论对理解前脑发育机制具有重要意义。它不仅挑战了长期主导的prosomere理论，提出的新模型也为解释前脑发育异常相关疾病提供了新的理论基础。研究发表在《Nature Communications》上，为神经发育生物学领域带来了突破性进展。