研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。他们通过收集猕猴、普通狨猴和小鼠的屏状核组织样本，运用单细胞核糖核酸测序（single-nucleus RNA sequencing，snRNA-seq）技术对 227,750 个猕猴屏状核细胞进行分析，还利用时空增强分辨率组学测序（spatiotemporal enhanced resolution omics sequencing，Stereo-seq）方法进行单细胞空间转录组分析。同时，在 67 个皮质区域、7 个皮质下结构以及 5 个屏状核内位置注射荧光逆行示踪剂，以此来追踪屏状核神经元的投射模式。
研究结果如下：
- 细胞类型的转录组分类：通过 snRNA-seq 分析和无监督均匀流形逼近与投影（uniform manifold approximation and projection，UMAP）聚类，研究人员识别出猕猴屏状核的 3 种主要细胞类别（谷氨酸能 [GLUT]、γ- 氨基丁酸能 [GABA]、非神经元），进一步细分为 16 个子类，最终确定了 48 种假定的 “细胞类型” 。利用 “Spatial-ID” 算法，将 Stereo-seq 数据中的细胞注释为这 48 种细胞类型，且细胞类型分布在不同猴子间具有一致性。
- 与相邻脑区细胞类型的比较：对比屏状核与脑岛、壳核、杏仁核的细胞类型，发现屏状核的谷氨酸能细胞类型与脑岛更为相似，尤其是与脑岛深层神经元。进一步研究表明，屏状核中表达神经肽 Y（NPY）的 GABA/SST 细胞比例较高，意味着其具有更强的抑制性输出。
- 跨物种比较：对猕猴、狨猴和小鼠屏状核的转录组分析显示，不同物种间细胞类型的相对丰度和标记基因存在差异。例如，在谷氨酸能神经元中，GNB4 亚类在猕猴和狨猴中占主导，但在小鼠中较少；而 ZFPM2 亚类在小鼠中更为丰富 。
- 屏状核边界的划定：研究发现许多屏状核标记基因可将其与周围结构区分开来，还确定了一个 “屏状核腹内侧边界区域（RBC）”，其基因表达模式与屏状核明显不同，推测 RBC 类似于小鼠的 “屏状核壳” 或 “亚板”，但并非猕猴屏状核的组成部分。
- 细胞类型的空间组织：大多数谷氨酸能细胞类型在屏状核中呈非均匀分布，而几乎所有 GABA 能细胞类型均匀分布。这种分布差异暗示着它们在与不同脑区的连接以及功能上存在差异。
- 屏状核投射神经元的分布：通过逆行示踪剂注射，研究人员确定了屏状核投射神经元的分布区域（DZ），并将其分为 4 个 “投射选择性区域（PSZs）”。不同 PSZs 的神经元投射到不同的皮质和皮质下结构，且具有明显的同侧偏向 。
- 皮质和皮质下对屏状核的投射：研究表明，猕猴屏状核接收来自众多皮质和皮质下结构的输入，不同屏状核区域接收来自功能相关的皮质和皮质下结构的选择性输入。同时，研究还发现屏状核内部存在广泛的 rostro-caudal 连接，且这种连接具有区域特异性。
- 转录组定义的细胞类型与投射神经元的匹配：不同 PSZs 中谷氨酸能细胞类型的组成和基因表达模式存在差异，且特定的谷氨酸能细胞类型与特定的投射目标相关。例如，一些猕猴特有的 GNB4 细胞类型在腹侧屏状核中富集，主要投射到内嗅皮层（ENTO）和海马体；而另一些在背侧屏状核中富集，投射到运动皮层和壳核 。
- 屏状核、RBC 和脑岛的差异：研究显示，屏状核、RBC 和脑岛在转录组谱和投射模式上存在明显差异。脑岛与屏状核的关系更为密切，但二者仍有显著不同。
综上所述，这项研究通过构建猕猴屏状核的单细胞空间转录组图谱和全脑连接图谱，深入揭示了屏状核的分子和细胞组织特征，以及其与其他脑区的连接关系。研究确定了屏状核中不同的细胞类型及其空间分布，发现了不同区域的细胞与特定脑区的功能联系，为进一步理解屏状核在灵长类大脑中的作用机制提供了重要依据。然而，该研究也存在一定的局限性。例如，基于转录组谱定义的细胞类型可能存在问题，需要更多证据来确保细胞类型标记基因代表稳定的细胞特征；此外，对于特定细胞类型的选择性连接，还需要更直接的证明。尽管如此，这项研究仍然为后续关于屏状核的研究奠定了坚实基础，有望推动我们对大脑功能和神经系统疾病的深入理解，为相关疾病的治疗和干预提供新的思路和靶点。
