海马体是脊椎动物大脑中进化上高度保守的结构，对哺乳动物的记忆，认知，应激反应和情绪调节至关重要。海马脑区由多种解剖和功能上各具特色的亚区构成，然而，不同亚区内具体细胞类型的基因表达特征及其精细的空间分布规律仍未完全清晰，尤其是灵长类动物的海马脑区缺乏系统深入的研究。
深入研究这些海马亚区的跨物种差异与共性，对于认识理解海马脑区的结构、细胞类型和功能及其进化过程具有重要意义。
2026年1月2日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、深圳理工大学和华大生命科学研究院等单位合作在National Science Review 发表研究成果。
研究人员结合高分辨率时空组学技术（Stereo-seq）和单核RNA测序技术（snRNA-seq），构建了猕猴、狨猴和小鼠三个物种海马区的单细胞分辨率的空间转录组图谱，系统阐明了跨物种的海马细胞类型及其空间分布特征。
研究从分子与细胞层面阐明了海马结构与功能在进化过程中的保守性与多样性，揭示了不同物种间细胞组成和空间分布模式的差异与共同规律。
研究对象：猕猴、狨猴和小鼠的海马体；
核心技术：时空组学技术（Stereo-seq）与单核RNA测序（ snRNA-seq）整合分析；
样本规模：每个物种采集超过30个冠状切片进行空间转录组分析，并结合单核RNA测序数据。
四大核心发现，解码海马进化之谜
研究团队结合前沿的时空组学技术（Stereo-seq）和单核RNA测序技术（snRNA-seq），对三个物种的海马进行了系统性“扫描”与比较，揭示了以下关键进化规律。
灵长类“独家”层状结构与新型神经元
研究发现，灵长类（猕猴、狨猴）的下托复合体出现了小鼠中不存在的明显层状结构（深层、中间层、表层）。更令人兴奋的是，在这些层中，团队鉴定出了灵长类特有的谷氨酸能神经元类型，例如优先表达AMPA受体亚基基因GRIA4的“Glu pSUB-int-2”细胞群，这暗示灵长类海马的信息处理可能拥有更特异、更高效的“硬件”基础。
图1. 空间转录组谱定义的海马亚区
CA3与CA4亚区：从“分治”走向“融合”
在小鼠中，海马CA3和CA4亚区的神经元在转录组和功能上存在明确界限。然而，跨物种比较显示，在狨猴和猕猴中，这两个亚区之间的分子差异显著减弱，呈现出进化趋同的态势。这提示，在向更高级认知功能进化的过程中，海马内部这两个关键区域的职责可能发生了整合与优化。
图2. CA2、CA3 与 CA4 细胞转录组差异的跨物种比较
抑制性微环路的“升级”：GABA能神经元亚型比例变化
研究发现，从小鼠到灵长类再到人类，海马中GABA能抑制性神经元VIP亚型的比例呈现逐渐增加的趋势。同时，灵长类中一种特定的SST-1细胞亚型显著富集在CA3/4区域。这些变化共同表明，灵长类海马的局部神经微环路拥有更精细、更复杂的去抑制调控能力，这可能是支撑高级认知和复杂记忆处理的基础。
图3. GABA 能细胞类型的跨物种比较
海马长轴功能分工的分子证据
研究为海马长轴功能异质性的经典假说提供了坚实的分子图谱支持。绝大部分谷氨酸能细胞类型沿海马长轴呈现特定的空间分布偏好。此外，CA1区神经元的关键离子通道基因（如HCN1）的表达也呈现显著的梯度变化，并且这一分子特征得到了电生理功能的直接验证。
图4. 神经元沿纵轴生理特性的异质性
这项跨物种海马体研究，以高分辨率的时空组学技术（Stereo-seq）和单核RNA测序技术（snRNA-seq）为核心技术手段，在猕猴、狨猴与小鼠中实现单细胞分辨率的全海马细胞类型分类与空间分布精准绘制，首次系统揭示啮齿类与灵长类海马在细胞构成、亚区结构、基因表达上的进化趋同与分化特征，明确灵长类特异的谷氨酸能细胞类型、GABA 能神经元富集规律及海马纵轴空间异质性，为解析海马体进化逻辑、记忆与认知的分子细胞机制提供了高清时空图谱与关键理论支撑。
研究同时证明，Stereo-seq凭借单细胞分辨率与空间定位能力，突破了传统测序无法同时获取细胞类型与空间信息的瓶颈，成为灵长类脑图谱构建、跨物种脑进化比较、脑功能与疾病机制研究的核心支撑技术，为后续人类脑科学研究与脑疾病转化研究奠定了重要方法学与数据基础。未来，类似的研究方法可扩展至更多脑区和物种，进一步推动我们对大脑进化与功能的理解。
该研究构建的猕猴、狨猴和小鼠海马单细胞分辨率空间转录组图谱，已经通过“数字脑”门户网站向公众开放（https://digital-brain.cn/cross-species/hipp/），为进一步开展海马不同亚区特异性联接与功能研究提供了重要的分子与细胞学基础。
