脑，可能起源于两条平行的发育路径

一直以来，人脑都被视为一个单一而统一的器官。一种主流观点认为，整个脑起源于在发育早期存在的同一种组细胞。这意味着，所有脑区都有着共同的发育起源。

但一项发表于《自然·神经科学》的新研究正在挑战这一基础性认识。新的证据表明，要构建脑这一复杂器官，所需的并非一种，而是两种不同类型的祖细胞：其中一种最终形成前脑和中脑，另一类则形成后脑。

这意味着，我们今天看到的这个看似统一的器官，可能从胚胎发育最早期就沿着两条不同的路径形成；而这两套发育系统的起源，甚至可能追溯到数亿年前。

后脑的难题

人脑主要分为三个区域：前脑、中脑和后脑。前脑负责执行更高层次的认知过程，如语言、意识和抽象推理等活动；中脑主要参与眼球运动等运动控制，以及视觉和听觉信息的处理；而后脑位于颅骨后部，控制着维持生命所必需的一系列自动功能，包括呼吸、睡眠，以及调节心跳和饥饿感。

后脑中的神经元还控制面部、舌头和咽喉的肌肉，从而影响言语和吞咽。因此，后脑损伤有可能致命，因为它们会损害意识、感觉、反射和呼吸等功能。

尽管后脑极其重要，但几十年来，科学家一直难以在实验室中生成人类后脑神经元。这一技术上的空白阻碍了对多种严重脑干疾病的研究，其中就包括脊髓性肌萎缩症（SMA）和肌萎缩侧索硬化症（ALS）。在这两种疾病中，某些后脑神经元会逐渐丧失功能，患者可能因此失去吞咽甚至自主呼吸的能力。

要在实验室中准确生成后脑神经元，首先需要知道它们在胚胎发育过程中究竟是如何形成的。也就是说，科学家必须先厘清一个更基础的问题：不同脑区的祖细胞，究竟在什么时候开始分开，又是沿着怎样的路径走向不同命运的？

两条发育路径

在新的研究中，为了追溯后脑细胞最早的胚胎起源，研究团队把目光投向了原肠胚形成这一发育早期阶段。此时，形成脑的神经祖细胞刚刚开始出现，身体的基本形态才刚刚开始建立。

研究人员利用组织染色和RNA测序，仔细分析了受精后约7.5天的小鼠胚胎。他们发现，此时已经出现了两群彼此不同的脑祖细胞：一群表达名为Otx2的基因，未来形成前脑和中脑；另一群则表达Gbx2，其发育命运指向后脑。更重要的是，这两群细胞从不重叠，从发育最早阶段开始就彼此互斥。

随后，研究团队进一步考察了这两类细胞中的染色质。染色质的组织方式会影响哪些基因容易被读取、哪些基因则被关闭。研究发现，未来形成前脑和中脑的细胞，与未来形成后脑的细胞，已经具有明显不同的染色质构型。

换句话说，在真正形成不同脑区之前，这两类细胞的分子状态就已经开始预示它们未来的身份。它们并不是两条可以随意互换的发育路线，而是很早就分别走向了不同的命运。

在了解了这些信息之后，研究团队又以人多能干细胞进行了另一组独立实验，以检验这种发育分化是否同样适用于人类。人多能干细胞能分化成人体中几乎所有类型的细胞。在实验中，研究人员首先诱导这些细胞转变为两种早期脑细胞类型，随后分别施加形成前脑/中脑或后脑所需的信号，观察这些细胞是否还能改变原本的发育方向。

结果发现，其中一种细胞在接收到形成前脑和中脑的信号后，可以顺利成熟；但当研究人员向它施加形成后脑的信号时，它却“拒绝”继续向这一方向发育。这表明，这些细胞未来会发育成什么，可能在很早的时候就已经基本确定了。

双重起源

最后，研究人员开始在多种物种中寻找这两类祖细胞，从猴子、鸡一直到斑马鱼。在所有他们检查过的物种中，都发现了这两类脑祖细胞。更令人惊讶的是，这种“脑双重起源”模式甚至出现在柱头虫中——这是一类生活在海底的无脊椎动物，与人类最后的共同祖先生活在5亿多年前，甚至早于泛大陆形成的时代。

这种双重起源系统的线索，或许可以从更古老的动物身上找到。大约在6亿至7亿年前，水母所在的进化支系就已经与人类所在的支系分开，而许多水母物种至今仍在身体的不同部位拥有两个彼此独立的神经系统。

研究人员因此推测，在通向人类的进化支系中，也可能曾经存在类似的两个神经系统。随着进化的推进，它们在空间上逐渐被“推”到了一起，并最终连接、协同工作，形成了今天看起来像一个统一整体的脑。

这也解释了为什么这一发现如此反直觉。“脑”这个词本身就暗示着一个连续、统一的器官，很容易让人认为它也拥有单一的起源。但研究提出的图景恰恰相反：两个可能拥有古老而不同起源的神经系统，在漫长的进化过程中被整合到了一起，如今几乎像一个整体一样运作。

培养神经元，带来新希望

这项研究的意义，并不只在于重新理解脑是如何形成的。对于SMA、ALS等影响脑干的疾病，研究长期面临一个现实困难：科学家无法从活体患者身上获取脑干组织，而在实验室中生成相关的后脑神经元也一直十分困难。如今，能够在培养皿中培养这些神经元，为理解疾病究竟是如何发生的提供了新的可能。

此外，它与肥胖治疗也存在意想不到的联系：后脑中包含调节饥饿感的神经回路，而这恰恰也是司美格鲁肽等减重药物发挥作用所涉及的机制。接下来，研究人员还希望继续追溯脊髓的发育起源，并确切了解SMA和ALS是如何损害后脑神经元的功能的。

#参考来源：

https://med.stanford.edu/news/all-news/2026/09/two-separate-brains.html

https://www.nature.com/articles/d41586-026-02943-1

https://www.nature.com/articles/s41593-026-02433-7

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封面及首图素材来源：Wikipedia Commons