脑科学新范式：分子-神经编码的元连续体假说与认知功能的多尺度整合

这篇综述创新性提出"元连续体（metacontinuum）"假说，突破性地整合了分子代码（如遗传密码、组蛋白代码）与神经编码（neural codes）的多尺度关联。通过连接组学（connectomics）、转录组学和神经影像学证据，揭示了基因表达梯度与功能连接模式的对齐机制，为破解生命编码架构（code architecture）的碎片化难题提供了统一框架。

　　

Highlight

跨越生物尺度的分子与神经编码链接

我们提出元连续体假说作为整合多尺度生物信息处理的框架。大脑作为理想研究系统，其分子层面代码调控突触可塑性（synaptic plasticity）、神经递质释放和受体动力学（如Dorkenwald et al., 2022），这些生化基础通过神经环路形成层级化信息处理结构。

动态生物调控系统

生物代码并非静态符号语言，而是跨尺度信息流的调控机制。例如遗传密码将核苷酸序列翻译为蛋白质，但翻译后修饰（PTMs）和时空约束动态塑造蛋白功能，这种动态性在神经递质释放调控中尤为显著——突触小泡相关蛋白（如SNAREs）的磷酸化编码直接决定递质释放概率。

神经连接架构

连接组学（connectomics）绘制了从微观到宏观的神经连接图谱（Bazinet et al., 2023）。宏观尺度研究揭示默认模式网络（DMN）等系统与认知的关联；中观尺度则通过单细胞测序发现特定神经元亚群的转录组特征如何预测其连接模式——例如表达SST⁺的中间神经元优先形成局部抑制环路。

跨尺度的双向信息流

当前研究常割裂分子与神经机制（见图4）。元连续体框架强调双向流动：自下而上过程涉及分子代码（如即早基因c-Fos）调控突触可塑性；自上而下则表现为神经活动通过表观遗传修饰（如DNA甲基化）反哺分子层，形成闭环调控。

未来研究方向

需建立跨学科研究计划：1）开发同时捕获转录组和电生理的多模态技术；2）构建分子-环路耦合的数学模型；3）探索神经精神疾病（如精神分裂症）中元连续体断裂的机制。

迈向生物代码的统一理论

元连续体假说突破了学科壁垒，将分子代码（如组蛋白修饰）、细胞调控模块（如激酶级联）和网络动态（如γ振荡）统一为连续信息处理体系。这种框架不仅适用于神经系统，更为理解生命编码的普适架构提供了新范式。