研究了这么多年，科学家突然发现：人类大脑可能是“拼装”出来的？！

大脑示意。丨Jec06, Wikimedia Commons
OpenStax，Anatomy and Physiology
史蒂文·霍金，21 岁时确诊 ALS。
来自论文
来自论文
后脑运动神经元的电信号。丨来自论文
深海柱头虫中的一种（仅为示意，非本研究物种）
前提是，这颗脑子我们还在不断使用。丨来自网络

人的大脑主要分三个区域：前脑、中脑、后脑。

前脑主要负责语言、意识和抽象推理，你的胡思乱想、诗和远方都来自它。后脑在颅腔后下方，大致构成脑干的主体，负责呼吸、心跳和吞咽等，是让人活下去的那部分。

几百年来，人们把脑视作一个整体器官。近几十年来，学界也认为这两块同出一源，都由胚胎早期的同一群祖细胞分化而来，只是后来承担了不同功能。

但 2026 年 9 月 18 日，斯坦福医学院骆凯尔（Kyle Loh）团队在《自然·神经科学》发表的研究推翻了这个模型：两者从原肠胚阶段起，就由两群互不重叠的祖细胞分别发育。

你可以简单理解为，前脑和后脑原来并不是“一家人”。

大脑是个啥器官？

大脑是一个统一的器官，这似乎是科学家们的共识。

为什么呢？

第一，大脑看起来就是一个整体。

一根管子膨大、分段、折叠，最后长成一颗连通的脑。肉眼所见，毫无接缝。

第二，有一套能打的实验模型。

1952 年，荷兰胚胎学家纽科普（P. D. Nieuwkoop）在两栖类胚胎上做了一个“搬家”实验：把一小块外胚层组织挪到宿主胚胎的不同位置，看它会长成什么。

结果很有意思——不管搬到哪儿，这些细胞几乎都长成了前脑一类的“头部”结构；只有搬到最靠尾端的神经板上，才会额外长出脊髓这类“后部”结构。

纽科普由此提出了“激活—转化”模型，可以概括成两步：

第一步，激活。一个信号先把外胚层“点亮”成神经组织，而它的默认模样就是前脑。

第二步，转化。另一个信号从尾端往前推，把其中一部分改造成中脑、后脑和脊髓。

换句话说，神经系统的出厂设置是“头”，“尾”是后来改装出来的。此后几十年，这两步都找到了对应的分子证据：

“激活”信号找到了。把已知的神经诱导因子（Noggin、Chordin、Follistatin）加到蛙类外胚层上，长出来的主要就是前脑。把 Noggin 和 Chordin 在小鼠身上同时敲掉，小鼠头部会严重残缺、前脑缺失，但后部神经组织通常还在——说明“激活”主要负责的是头。

“转化”信号也找到了。视黄酸、Wnt 和 FGF，三类信号沿身体前后轴形成梯度，合力把神经组织推向“后部”命运。1989 年，有研究者用视黄酸处理爪蟾胚胎，胚胎变成了小头畸形：前脑和中脑没了，整条身体的“尾部命运”往前挪了一截——正是“转化”过头的表现。

有了这套理论，实验室培育神经细胞的路线也跟着统一起来：先拿到神经祖细胞，再用后部化信号把它们一步步“劝”成后脑细胞。

但问题恰恰卡在这里。后脑细胞能“长”出来，科学家却始终没办法培育出后脑里一类特定的神经元——菱脑节 6 的运动神经元。它们通过第九对脑神经（舌咽神经）伸出去，管的正是吞咽所必需的那几块肌肉。

这块空白直接拖慢了对脑干疾病的研究，比如脊髓性肌萎缩症（SMA）和肌萎缩侧索硬化症（ALS，俗称渐冻症）。这两种病都会让后脑的部分神经元逐渐失灵：患者先是无法吞咽，食物和液体误吸进肺引发肺炎，最终失去自主呼吸。（注：ALS 实际不止损伤后脑，还累及前脑）

后脑原来另有出身

合成不出后脑的神经元，有没有可能从源头上就错了？就好比用中筋面粉做蛋糕——能做，但做出来总有一股馒头味（别问我怎么知道的）。

斯坦福团队的突破口，是把目光往前挪到原肠胚阶段，从神经系统分化的最早一步看起。

他们在发育中的小鼠胚胎里找到了两群不同的脑祖细胞：一群表达Otx2 基因，日后长成前脑和中脑；另一群表达Gbx2 基因，日后长成后脑。关键在于，早在能观察到的最初阶段，这两群细胞就已经各占一地、互不重叠——这是目前最有力的证据。

再看染色质，差别更加明显。染色质决定了细胞里哪些基因能被读取、哪些被封存。前神经外胚层（未来的前脑和中脑）与后神经外胚层（未来的后脑）的染色质结构完全不同——也就是说，两群细胞从一开始就被设定在了不同的发育轨道上。

这是第一次有证据表明：脑的前部和后部，来自两种不同的祖细胞。

旧模型说，神经组织的默认状态是前脑，后脑是从前脑“改装”而来的；新发现却说，后脑有自己独立的出身，并不经过前脑这一站。

看懂了源头，路线就得重画。研究人员不再把默认的前脑细胞往后“推”，而是顺着后脑自己的那条源头走，终于成功让人类多能干细胞（一种能分化为人体任何细胞的细胞）分化成了功能性的后脑运动神经元。这些细胞在实验中首次产生了动作电位——神经元特有的电信号，并合成了后脑特定区域的标志蛋白，而这些区域正是控制面部和咽喉肌肉的。

5.5 亿年前，这套设计就存在了

这套“双源头”的设计，不是人类独有。研究人员把目光投向进化史：猕猴、鸡和斑马鱼的胚胎里，同样有这两群祖细胞；连柱头虫——一类生活在海底、与人类只有遥远共同祖先的小生物——也不例外。这意味着“前脑一套、后脑一套”的格局，至少已经存在了 5.5 亿年。

换句话说，进化并没有从零设计一颗脑，而是把两套现成的神经系统挪到一起、拼成一件。通讯作者骆凯尔说得很直白：“把脑做成一个器官可能更高效，但我们继承的就是这种原始的拼装方式。”

这项发现，也为毁灭性脑干疾病的研究提供了新工具。脑干组织很难从活体患者身上获取，如今能够在培养皿中培养这些细胞，研究者就有机会更直接地观察它们如何发生病变，并探索可能的干预方法。

后脑还与一个更日常的话题有关：体重。这里分布着参与调节饥饿感和进食行为的神经回路，司美格鲁肽等药物的作用也涉及这些回路。更好地理解后脑，或许还能帮助我们弄清楚，身体究竟如何决定“还想吃”和“吃饱了”。

参考文献

[1]Jokhai R T, Dundes C E, Ahsan H S, et al. Two parallel neural ectoderm progenitors contribute to the developing brain. Nature Neuroscience, 2026. https://doi.org/10.1038/s41593-026-02433-7

[2]Krista Conger. Human brain is two separate organs, Stanford Medicine-led research finds. Stanford Medicine，2026-09-18.

[3]J. Gordon Betts. The Embryologic Perspective. OpenStax，2022-04-20.

作者：卓京鸿科普创作者

来源：科普中国