我们人类拥有非常智慧的大脑，但是人类大脑为什么如此强大？为回答这个重要的科学问题，我们需要从人类大脑的细胞构筑，特别是组成大脑的基本功能单位——神经元的视角来进行研究，因此研究人脑神经元的独特性至关重要。那么人脑是否拥有独特的神经元种类呢？以往的形态学观察已经发现，人脑皮层中存在一类形态结构非常特殊的纺锤体神经元（Spindle neuron, SPN），也称von Economo neuron¹。这类神经元的胞体呈纺锤体形状，垂直于皮层层状结构，其初级顶树突与基底树突分别从狭长的胞体延伸开来。SPN也发现于猕猴、大象及鲸类等具备高级认知功能物种的皮层中，而在常见的动物模型小鼠皮层中并不存在^1,2。在人类大脑中，SPNs 主要聚集于岛叶和前扣带回皮层的深层（第V层），被认为与高级认知功能和社会行为密切相关。确实，SPN在额颞叶痴呆、阿尔茨海默病及孤独症等多种神经系统疾病中容易丢失，表现出高度疾病病理易感性^3,4。然而，受限于人类脑组织活体样本的稀缺性，SPN是否具备独特的生理特征，以及如何参与高级认知功能，长期以来缺乏系统性研究。

复旦大学脑科学转化研究院与华山医院舒友生团队， 联合中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心何杰团队、上海德济医院郭辉团队及西北工业大学彭佳杰团队，在人类大脑神经元研究领域取得重要进展。相关研究成果以 “Spindle neurons in human cortex possess distinctive firing properties and transcriptomic signatures”为题，正式发表于国际期刊《自然-通讯》（Nature Communications）⁵。该研究主要利用临床手术中切除的人脑组织，通过形态学分析、电生理记录与膜片钳测序等技术，深入解析了人脑 SPN 的电生理特征、与其他皮层神经元的差异，及其内部的细胞异质性。

此前研究已提示，SPN 与往皮层下投射锥体细胞（Extratelencephalic-projecting pyramidal cell, ET-PC）共享多个分子标志物，推测二者可能同属一类群，但 SPN 是否为独立的细胞类群仍不明确^6,7。值得一提的是，神经外科手术中切除的组织多来自癫痫高发的颞叶和额叶皮层，研究团队首次在这些脑区制备的离体脑片中成功发现 SPN（第IV-V层），为后续深入研究奠定了关键基础。研究团队结合何杰课题组新近研发的单细胞测序技术、舒友生课题组的电生理技术，对 SPN及其邻近的锥体细胞进行了高质量的膜片钳单细胞测序与分析，从形态、电生理、转录组等三个维度取得如下重要发现。

在形态学层面，SPNs除了特征性的纺锤体样胞体形态之外，其轴突几乎全部起源于粗大的基底树突主干而非胞体，同时SPN的近端顶树突分支相比于ET-PC显著减少，这些形态结构的特化可能决定了其区别于ET-PC的独特突触输入整合模式。

在电生理功能层面，发现 SPN具有非常高的神经兴奋性。相比于ET-PC，SPN 表现出更低的阈值电流和独特的放电模式，包括强烈的爆发式放电（Burst spiking）以及在短暂刺激后仍能持续数秒的持续性放电（Persistent firing）。这种高度敏感的响应模式且持久的神经信号发放能力，可能是人脑进行高效实时信息处理的生理基础。

在转录组层面，尽管SPN与ET-PC共享分子标记物（如ADRA1A, SULF2），膜片钳测序分析揭示了SPN与ET-PC在转录水平上的差异。同时SPN这个形态定义的类群可在转录组水平上进一步细分为 IT 型（IT-SPN） 和 ET 型（ET-SPN），这修正了此前将 SPN 视为单一类群的传统观点。此外，研究团队利用彭佳杰课题组构建的特征选择算法，鉴定出了一组包含 38 个基因的“分子指纹”，将 SPN 从皮层第V层兴奋性神经元群体中识别出来，为后续研究提供了特异性工具。

本研究的意义在于，通过多维度证据确证了人脑皮层中的SPN 不仅具有独特的细胞形态，且在电生理功能和分子身份上均显著区分于其他神经元。因此，SPN是人脑中一类独特的神经元类群，同时该群体内也具有细胞异质性（ET-SPN与IT-SPN）。这不仅为理解人类认知的演化提供了关键的细胞学数据，也为阐明相关神经病理状态下的环路功能障碍提供了新思路。

复旦大学脑科学转化研究院柯蔚博士、吕书轩博士，以及中科院金梦梦博士、西北工业大学焦少青博士为该论文的共同第一作者。研究过程中，李俍博士及所有共同作者给予了大力支持。复旦大学舒友生教授、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心何杰研究员、上海德济医院郭辉教授与西北工业大学彭佳杰教授为共同通讯作者。

该研究得到了昌平国家实验室、国家自然科学基金、上海市学术带头人计划，以及中国博士后科学基金等项目的支持。该研究在执行过程中得到蒲慕明、甘文标、徐圣进等专家的大力支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72935-2

参考文献：

1. González‐Acosta, C. A., Ortiz‐Muñoz, D., Becerra‐Hernández, L. V., Casanova, M. F. & Buriticá, E. Von Economo neurons: Cellular specialization of human limbic cortices? Journal of Anatomy241, 20–32 (2022).

2. Allman, J. M., Watson, K. K., Tetreault, N. A. & Hakeem, A. Y. Intuition and autism: a possible role for Von Economo neurons. Trends in Cognitive Sciences9, 367–373 (2005).

3. Seeley, W. W. Selective functional, regional, and neuronal vulnerability in frontotemporal dementia. Current Opinion in Neurology21, 701–707 (2008).

4. Pineda, S. S. et al. Single-cell dissection of the human motor and prefrontal cortices in ALS and FTLD. Cell187, 1971-1989.e16 (2024).

5. Ke, W. et al. Spindle neurons in human cortex possess distinctive firing properties and transcriptomic signatures. Nat Commun https://doi.org/10.1038/s41467-026-72935-2 (2026) doi:10.1038/s41467-026-72935-2.

6. Yuan, J. et al. Single-nucleus multi-omics analyses reveal cellular and molecular innovations in the anterior cingulate cortex during primate evolution. Cell Genomics4, 100703 (2024).

7. Hodge, R. D. et al. Transcriptomic evidence that von Economo neurons are regionally specialized extratelencephalic-projecting excitatory neurons. Nat Commun11, 1172 (2020).