源自胚胎下丘脑和prethalamus的神经元亚型调节了许多基本的生理过程,但是控制其发育的基因调节网络仍然很熟悉。使用单细胞RNA和ATAC序列,我们分析了小鼠的下丘脑和原丘脑发育,从胚胎第11天到产后第8天,总共分析了660,000个细胞。此确定的关键转录和染色质动力学驱动区域化,神经发生和分化。这确定了多个不同的神经祖细胞种群,以及控制其空间和时间身份的基因调节网络,并将其末端分化为主要的神经元亚型。将这些结果与大规模基因组关联研究数据融为一体,我们确定了控制超氨甲藻下丘脑发育的转录因子的核心作用。反复出现的交叉调节关系,另一方面是乳房和超甲状腺下丘脑同一性的转录因子。在产后动物中,发现DLX1/2在下丘脑和prethalamus中严重破坏了GABA能神经元规格,从而导致丘脑神经元抑制,过敏性过敏,对寒冷和行为多活跃。通过确定控制主要下丘脑和丘脑神经元细胞类型的规范和区分的核心基因调节网络,本研究为未来的努力提供了路线图,旨在防止和治疗广泛的稳态和认知障碍。
摘要:前脑是脊椎动物中枢神经系统最复杂的区域,其发育组织存在争议。我们使用亲脂性染料和 Cre 重组谱系追踪对胚胎鸡前脑进行了命运映射,并建立了大脑生长的 4D 模型。我们通过多重 HCR 揭示了归因于祖细胞区域的各向异性生长的模块化模式。形态发生以朝向眼睛的方向生长、丘脑前部和背侧端脑的更等长扩张以及腹侧细胞向前移动到下丘脑为主。在鸡中进行的命运转换实验以及在鸡和小鼠中进行的比较基因表达分析支持将下丘脑置于从端脑延伸到丘脑内界带 (ZLI) 的结构的腹侧,背腹轴在 ZLI 的底部变形。我们的研究结果对广为接受的前脑组织前体模型提出了挑战,并提出了一种替代的“三部分下丘脑”模型。