人类大脑皮层沿着一条基本轴线组织：一端是处理原始感觉输入和执行运动的主要感觉运动区，另一端是整合信息、支持推理和构成抽象思维基础的高级联合区。这种组织如何在发育过程中形成，一直是神经科学的核心问题。在7月1日发表在《自然》杂志上的一项研究中，耶鲁大学及合作机构的研究人员提出了一个新的框架，，多节点诱导-排斥网络发育（MIND）模型，，在该模型中，两个对立的基因程序竞争皮层领地。
在Nenad Sestan的领导下，该团队表明主要感觉运动区作为联合区域广泛网络内的”焦点岛屿”出现，两者之间的边界由一对排斥性信号分子SEMA7A和PLXNC1强制执行，这两个分子使两种程序保持物理分离。
两个程序，对立方向
研究人员分析了人类和猕猴胎儿大脑在多个发育阶段的基因表达，定义了两个反相关基因模块：感觉运动模块（在初级运动皮层、体感皮层、视觉皮层和听觉皮层中富集）和联合模块（在前额叶和颞叶区域，以及包括杏仁核和海马体在内的异源皮层中富集）。
联合程序首先出现，起源于发育中皮层的前颞极，并向内朝着新皮层中心推进。感觉运动程序随后在局部中心区域被诱导，由一级丘脑皮层输入（将感觉信息从丘脑传递到皮层的轴突）触发。这两个程序随后竞争空间。
“当主要区域形成时，它们会排斥中心周围的联合程序，”作者解释道。”移除主要区域，联合程序就会扩展到空出的领地。”
Sestan团队在多个小鼠模型中证明了这一原理。当他们删除转录因子SATB2或ZBTB18（这两者都是初级感觉运动皮层发育所必需的）时，感觉运动特征（如体感皮层中的桶状野和SEMA7A表达）消失，联合蛋白PLXNC1扩展到空出的空间。从内侧前额叶皮层的逆行示踪显示，本应是初级感觉运动区域的神经元已重新连接到联合目标。
边界守护者
感觉运动和联合领土之间的边界由一种排斥性轴突引导机制物理强制执行。SEMA7A在感觉运动区域产生，而其受体PLXNC1在联合区域表达。在离体共培养实验中，来自内侧前额叶皮层（联合）的轴突主动避开来自初级体感皮层（感觉运动）的外植体，反之亦然。
当研究人员从感觉运动外植体中移除SEMA7A时，联合轴突不再避开它们，，它们长入了感觉运动组织。相反，当他们从联合神经元中移除PLXNC1时，这些轴突自由地支配了野生型感觉运动组织。这种排斥性相互作用在进化上是保守的：SEMA7A/PLXNC1的表达模式在人类、猕猴、小鼠、负鼠和鸡中都得以维持。
视黄酸与联合程序
研究人员还确定视黄酸（RA）信号传导是联合程序的调节因子。RA信号标记物与发育中大脑中心周围程序的出现相一致。用RA处理人类大脑类器官增加了PLXNC1的表达，而RA受体抑制剂则降低了其表达。在缺乏RA受体RARB和RXRG的双敲除小鼠中，内侧前额叶皮层和前扣带回的PLXNC1表达降低。
这一联系很重要，因为RA是一种已知的形态发生素，，一种在发育过程中对组织进行模式化的信号分子，，而它在皮层区域化中的作用此前一直被怀疑但未得到明确定义。该研究将RA定位为联合皮层身份的特定驱动因子。
从发育到自闭症
该研究最引人注目的发现之一是，自闭症风险基因在感觉运动和联合基因模块中都富集。这表明MIND模型的发育竞争可能与神经发育障碍相关。感觉运动与联合程序之间平衡的破坏，，无论是通过基因突变、环境损伤还是丘脑皮层输入的改变，，都可能改变皮层景观，从而导致自闭症谱系状况中观察到的认知和感觉处理差异。
“主要区域作为广阔联合网络海洋中的焦点岛屿出现，”作者写道。MIND模型将皮层发育重新定义为不是遵循蓝图，而是两个基本程序之间的动态竞争，，一个构建与世界互动的机制，另一个构建思考世界的机制。
披露：基于2026年7月1日发表在《自然》杂志上的一篇同行评审论文。DOI：10.1038/s41586-026-10699-x。根据CC BY-NC-ND 4.0开放获取。
婷 翻译