纹状体是端脑基底隆起中最主要的信息处理中心，接收来自皮层、丘脑等脑区的兴奋性输入，经过信息整合后，主要通过直接和间接两条平行的通路将指令输至黑质网状部，参与运动、情绪、奖赏加工及认知功能调控。纹状体功能受损常常导致多种精神疾病和运动障碍包括自闭症谱系障碍、注意缺陷多动障碍、智力障碍等，揭示纹状体神经环路的发育和功能调控机制，对于深入理解认知、情感等高级功能的神经环路基础、阐明相关疾病的发病机制具有重要意义。纹状体主要包含两大类多棘投射神经元，即形成纹状体直接通路的dSPN、形成间接通路的iSPN，直接通路与间接通路作用相拮抗，二者相互协调，精细调控运动、情感、认知等功能，最近又发现一类新的神经元类型eSPN，该类神经元在灵长类纹状体中的比例远超非灵长类，提示该类神经元可能在大脑功能进化过程中发挥重要作用，但是这三类神经元在发育过程中命运是如何决定的尚不明了。它们在纹状体空间上构成斑块与基质互补的区室结构，斑块结构参与决策和奖赏加工，而基质则与动作选择相关，然而纹状体区室化的调控机制仍不清楚。
2026年10月15日，东南大学赵春杰课题组联合复旦大学彭汉川课题组在国际权威期刊《PNAS》在线发表了题为“FOXG1 spatiotemporally orchestrates subtype fate specification and patch/matrix identity of striatal spiny projection neurons”的研究论文，揭示了基底神经节中纹状体不同类型神经元命运特化以及纹状体区室结构形成的发育机制，加深了对纹状体发育以及相关神经精神疾病发病机制的理解。
研究人员通过基因功能缺失、单细胞转录组测序结合生物信息学等手段解析了端脑腹外侧神经节隆起起源的不同类型神经元的发育轨迹，发现eSPN与iSPN具有更高的发育相似性，表明eSPN与iSPN具有共同的起源。在此基础上，研究人员进一步建立了各类型神经元的发育谱系树，筛选了转录因子Foxg1及其下游一系列决定iSPN/eSPN与dSPN命运抉择的候选因子，并通过分子生物学以及胚胎电转等手段鉴定了包括Sox2、Pou3f1等在内的发育谱系树上决定各类型神经元命运走向的关键因子。研究人员进一步发现缺失Foxg1导致纹状体多棘投射神经元异常聚集、不能获得斑块或者基质的命运，区室结构无法正常形成。通过scRNA-seq和CUT&Tag分析，研究人员发现Foxg1通过调控Sox5、Tle3等影响斑块和基质命运、通过直接转录调控细胞迁移和黏附相关因子如Actg1、Pcdh8、Ngef影响纹状体区室结构的形成。该研究揭示了调控纹状体各类型神经元特化以及纹状体区室结构形成的机制，有助于深入理解认知、情感等高级功能的神经环路发育基础。
7373交易平台博士生董双双、博士后孙丽娟、生物科学与医学工程学院博士后熊烽和7373交易平台博士生黄菲儿为该论文的共同第一作者，东南大学赵春杰教授、复旦大学彭汉川教授和东南大学青年教师巴茹为本文的通讯作者。该研究得到了科技部“脑科学与类脑研究”国家科技重大专项、国家自然科学基金面上项目、江苏省自然科学基金青年项目等项目资助。
原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2603031123