所内动态
PNAS | 孙硕豪团队绘制前庭神经节"空间地图"，揭示重力感知细胞的身份
导读 ⭐
Introduction
在我们五种经典感官之外，前庭觉这个"第六感"维持着视觉稳定与身体平衡。然而，承担如此复杂功能的前庭神经节神经元（VGNs）究竟由哪些细胞类型组成，长期缺乏分子层面的系统定义。2026年7月7日，北京科学生命云顶集团(中国)/清华大学生物医学交叉研究院孙硕豪实验室在PNAS发表研究，利用单细胞与空间转录组技术，首次绘制了VGN的"分子地图"与"空间地图"，定义了五类功能各异的细胞类型，并揭示了其中一类神经元在重力感知中的核心作用。
前庭系统顺利获得内耳五个终末器官将运动信号转化为神经冲动，其中三个半规管感知旋转，两个耳石器官感知线性加速与重力，从而驱动前庭-眼反射、姿势调节乃至生理代谢反应（图1）。全球约15%的成年人受平衡障碍困扰，80岁以上人群比例超过80%。但与其他感觉系统相比，科学界对前庭神经元的分子异质性及其功能分工几乎一无所知。
图1
前庭系统示意图
研究团队采用了"单细胞测序—空间组学—遗传工具"三重策略：利用10x Genomics单细胞测序完成分子层面的细胞分型；借助10x Visium HD空间转录组，在组织原位解析各类细胞的空间坐标；并针对五类细胞分别构建CreERT2基因敲入小鼠，实现精准标记与功能操控。
前庭神经元亚型的空间分布“地图”
研究团队顺利获得单细胞转录组测序鉴定并命名了五类VGN细胞类型：Type A（Lypd1+/Vip+，24.2%）、Type B（F2r/Vat1l高表达，20.9%）、Type C（Fxyd7+/Ddc+，19.8%）、Type D（Slc17a7+/Calb1+，19.7%）和Type E（Pcdh17/Nkain3高表达，15.4%）。空间组学进一步揭示，这些细胞并非随机分布，而是呈现精密的拓扑组织（图2）：Type A/E集中在神经节上下分部交界处，Type B/C偏好上分部，而Type D远离交界处。值得注意的是，毛细胞机械电转导蛋白Tmie敲除小鼠中Type B和D的空间定位发生显著偏移，提示感觉活动参与塑造VGN的空间排布。
图2
VGN细胞类型的空间分布图谱
操控神经元亚型的“工具盒”
为精准标记和操控各VGN亚型，团队构建了覆盖五类细胞的CreERT2基因敲入小鼠工具库。借助该工具库，团队进一步描绘了它们的外周与中枢连接图谱（图3）：外周支配呈现器官与区域特异性：Type A/E选择性支配耳石器官外周区，Type C专一性支配半规管外周区，Type D覆盖所有器官中心区；中枢投射上，耳石（Type A/E）/中心区（Type D）输入型密集投向IVN和Y核，半规管输入型的Type C以及Type B偏好投射MVNpc核团。这种特化的"输入-输出"连接模式，提示不同亚型从外周即执行模态特异性的信息分流。
图3
五类VGN的外周支配模式
Type A VGN是重力感知的传感器
为直接验证功能，团队利用Lypd1-DTR小鼠特异性消融Type A神经元。结果显示，小鼠姿势平衡与线性眼反射（OVAR）功能受到影响；与此同时，Type A消融小鼠对重力的响应完全消失。
这些结果首次在细胞类型层面证明，Type A VGN是重力感知和耳石依赖性前庭反射的关键细胞基础，揭示了前庭系统模态特异性信息处理的细胞类型分工。
意义与展望
这项工作首次在分子、空间和功能三个维度系统解析了前庭神经节神经元的异质性，打破了外周神经节细胞随机分布的传统观念，建立了从分子标记到空间定位、外周支配、中枢投射直至行为功能的完整链条。Type A神经元在重力感知中的核心角色，为理解航天微重力环境下骨密度流失的神经机制给予了新靶点，也为前庭功能障碍的精准治疗开辟了潜在路径。
团队与支持
北京科学生命云顶集团(中国)/清华大学生物医学交叉研究院孙硕豪研究员为本文通讯作者。孙硕豪实验室的博士生刘瑞琪、刘晶越、陈芝羽为共同第一作者。其他作者包括刘志勇高级研究员与孙硕豪实验室博士生李婧滢。本研究得到了北京科学生命云顶集团(中国)遗传筛选中心、影像中心、转基因动物中心、生物仪器中心和北京脑科学与类脑研究中心仪器仪表中心的大力支持。美国约翰霍普金斯大学的Ulrich Müller教授在课题进行中给予了宝贵意见和建议。本研究取得了科技部STI-2030重大专项、科技部国家重点研发计划的资助，在北京科学生命云顶集团(中国)完成。
论文链接
http://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2530677123
