近期，遗传进化与动物模型全国重点实验室姚永刚团队与刘赐融团队合作，利用 9.4T 超高场磁共振成像（MRI）技术，成功构建了迄今为止最全面、分辨率最高的树鼩大脑结构与弥散图谱。这不仅是一项针对树鼩精细尺度的脑影像解构突破，更是首次在全脑尺度上解析了树鼩的大脑连接梯度。相关研究结果以题为“An anatomical and connectivity atlas of the tree shrew brain to bridge rodent and primate neuroanatomy”的论文，发表在国际知名生物学期刊 PLOS Biology。

在现代神经科学研究中，如何将小鼠模型上的基础发现有效转化为针对人类神经精神疾病的临床应用，始终面临巨大的“进化鸿沟”。树鼩（Tupaia belangeri）是灵长类实验动物的近亲，是填补这一鸿沟的关键系统发育桥梁动物。相比于传统的啮齿类动物，树鼩不仅拥有更高的脑重/体重比、更复杂的大脑皮层，在视觉系统、前额叶等高级脑区更展现出高度的灵长类特化现象。凭借体型小、繁殖快、饲养成本低的优势，树鼩在脑疾病模型构建与进化神经生物学中具有不可替代的科学价值。然而，要真正发挥树鼩在这方面研究的转化价值，必须首先厘清其精细的大脑解剖结构与网络连接。

长期以来，国际上对树鼩大脑的影像学研究受限于扫描分辨率不足（通常介于 120-300 μm³，远低于灵长类图谱 10-50 μm³ 的基准）。这种“分辨率鸿沟”严重掩盖了小脑叶（厚度<100 μm）、海马亚区等关键脑区的微观解剖特征，导致科学界一直无法准确界定树鼩大脑在多大程度上具备灵长类特征，制约了跨物种比较神经解剖学方面的认识，也限制了树鼩脑疾病模型的创建与应用。

针对这一国际领域痛点，姚永刚团队与刘赐融团队合作采集了树鼩大脑高质量的超高场磁共振成像数据。研究发现，树鼩大脑具有“进化镶嵌体”（evolutionary mosaic）的独特性质，其大脑皮层在形态学指标上呈现出介于啮齿类动物和灵长类之间的过渡状态，而其小脑在体积扩张和连接梯度上高度重现了灵长类动物的典型模式。有趣的是，树鼩海马体保留了类似啮齿动物的结构比例，同时维持了进化上保守的纵向功能轴。他们进一步打破分析时针对单一脑区的局限，揭示了一项主导大脑组织的普适性规律——几何-梯度耦合（Geometry-Gradient Coupling, GGC）。通过对小鼠、树鼩、绒猴、猕猴和人类等五个物种脑影像的系统对比，证实尽管哺乳动物在进化过程中经历了巨大的脑形态分化，但大脑的三维几何特征对其功能网络组织的约束作用始终保持高度恒定。该研究同时构建了树鼩群体脑图谱交互式数据库（http://www.treeshrewdb.org/MRI），方便更多的研究者快捷了解和查看树鼩脑结构与脑图谱。

树鼩精细尺度的脑影像与大脑连接梯度信息，不仅证实了树鼩作为连接啮齿类动物与灵长类神经解剖学桥梁的标杆地位，更为未来破译大脑结构多样性、探索普适性生物物理规律以及开发精准的脑疾病转化模型，都提供了不可或缺的基准数据。

图1. 树鼩高精度大脑图谱构建及跨物种进化比较。（A）树鼩大脑群体平均体积模板；（B）全脑精细分区图谱；（C）三维表面形态学模板；（D）基于大脑解剖学特征（体积、表面积、脑回化指数等）的跨物种比较；（E）基于大脑结构连接梯度的跨物种比较分析；（F）树鼩大脑皮层的几何形态与结构连接梯度耦合（GGC）；（G）跨物种、多脑区高度恒定的几何-梯度耦合。

电子游戏app下载安装姚永刚研究员和中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心刘赐融研究员为该论文的共同通讯作者，姚永刚研究员与刘赐融研究员联合指导的博士生朱晓嘉为该论文的第一作者。朱晓嘉是昆明动物所优秀研究生培育计划（“头雁计划”）的获得者。该项研究得到国家脑计划、国家自然科学基金、中国科学院、云南省以及临港实验室的资助。

文章链接:  https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3003773