COUP-TFI specifies the medial entorhinal cortex identity and induces differential cell adhesion to determine the integrity of its boundary with neocortex｜中央研究院 細胞與個體生物學研究所

高度複雜的脊椎動物大腦，究竟是如何從簡單的祖先藍圖演化而來？這個演化生物學界長久以來的未解之謎，如今迎來了重大突破。中央研究院細胞與個體生物學研究所臨海研究站主任游智凱研究員與林哲毅博士後資深協同研究學者帶領的研究團隊，於國際期刊《科學進展》（Science Advances）發表最新研究。該團隊成功構建了頭索動物文昌魚大腦的「3D空間細胞類型圖譜」，嘗試揭開人類及其他脊椎動物大腦的演化起源。文昌魚是與脊椎動物親緣關係接近的無脊椎脊索動物，在尋找脊椎動物大腦起源的研究中，佔據關鍵的地位。研究團隊結合「單細胞核轉錄體定序」與「空間轉錄體學」技術，證實文昌魚大腦與脊椎動物一樣，擁有高度保守的「三段式（tripartite）前腦-中腦-後腦」組織架構。此結構藍圖也包含了類似於脊椎動物大腦中的關鍵訊息分子釋放中心與腦區邊界的「丘腦間限制帶（ZLI）」與「中腦-後腦交界（MHB）」區域，打破了科學界長期以來認為文昌魚缺乏這些關鍵發育地標的既定印象。另外研究團隊也發現，文昌魚的前腦沒有表現關鍵的「端腦（telencephalon）」標記基因。這項發現顯示了負責複雜認知處理的「端腦」（如人類的大腦皮質）是脊椎動物獨有的演化創新，而非繼承自脊索動物的共同祖先。這項研究為脊索動物的神經解剖學建立了一個關鍵的演化基準。藉由成功區分古老的保守特徵與後續的演化創新，此研究成果為理解脊椎動物大腦複雜性的演化起源提供了重要的知識基礎框架，也為未來科學界探索中樞神經系統的演化過程提供了強大的研究工具。

此研究由本院關鍵突破研究計畫與國科會專題研究計畫支持，本院生物多樣性研究中心的高通量定序核心設施亦提供重要技術協助。論文共同作者包括本院細胞與個體生物學研究所許文馨博士後研究學者、李坤龍博士後研究學者、陳宜芝研究助理、蘇怡璇研究員、周申如研究員、以及本院生物多樣性研究中心高通量定序核心設施呂美曄研究技師、陳怡樺研究助理。研究成果於2026年7月3日發表於《科學進展》（Science Advances）。