不同动物的大脑结构千差万别，但神经元的位置是否决定了它们能形成什么样的神经回路、执行什么功能，一直是个谜。
基于此，2025年12月31日，瑞士日内瓦大学基础神经科学系Denis Jabaudon在nature neuroscience杂志发表了“Position-independent emergence of neocortical neuron molecular identity, connectivity and function”，揭示了新皮层神经元的身份、连接和功能与其所在位置无关。
本研究通过分析Eml1基因敲除小鼠（其皮层下方出现位置异常的异位神经元）发现：这些异位神经元依然保持了原有的分子特征并能形成正确的长程连接，表现出与正常皮层神经元一致的电生理特性。它们甚至能组织成功能性的感觉处理中心，精确再现体感拓扑图谱，并对感觉刺激作出正常反应。更令人惊讶的是，当正常皮层被抑制时，小鼠的感觉分辨能力并未受损，说明异位神经元足以独立驱动这一功能。这项研究表明：相同的神经环路和功能可以在不同的空间排布中形成，意味着多样的脑结构也能实现相似的功能输出。
图一 异位（Ht）神经元重现了皮层神经元的分子身份和空间排布特征
研究人员发现，即使新皮层神经元因发育异常而错位到皮层下方（形成异位灶，Ht），它们依然能保持与正常皮层神经元几乎相同的分子身份、细胞类型组成和区域化特征。
单核RNA测序显示，异位神经元的基因表达谱与正确位置的对应细胞高度一致；空间转录组进一步证实，它们也按内-外、前-后轴精确排布，重现了正常皮层的功能“地图”。虽然异位区没有典型的层状结构，而是以“核心-外壳”的同心圆方式组织（深部样神经元在内，浅部样在外），但其发育出生顺序、分子标记互斥性以及神经元朝向的多样性均保留了皮层的基本规律。谱系分析还表明，部分异位神经元与皮层神经元源自共同祖细胞。
这些结果表明：神经元的身份和功能主要由内在发育程序决定，而非依赖其所处位置：即使在错误地点，也能自组织成功能性的神经回路。
图二 Ht神经元具有类似皮层神经元的输出连接模式和电生理特性
研究人员发现，即使神经元“长错地方”（位于皮层下方的异位区），它们依然能像正常皮层神经元一样“各司其职”。
这些异位神经元不仅保留了正确的分子身份，还能长出合适的轴突：一部分连接脊髓、丘脑等皮层下结构，另一部分则像正常皮层那样，精准投射到对侧大脑或特定功能区域（如感觉或运动区），且投射模式严格遵循正常的“地图规则”。
虽然它们的朝向杂乱、胼胝体连接略有缺陷，但功能上毫不逊色：电生理记录显示，它们的放电特性与真正的皮层输出神经元几乎一模一样。甚至通过fMRI还能看到异位区和上方皮层在活动上紧密同步。
只要内在程序正确，神经元哪怕位置错了也能“连线正确、工作正常”，说明大脑的功能更多取决于细胞自身的身份，而非它在哪儿。
图三 Ht神经元接收的躯体感觉输入在解剖结构和功能上均与正常皮层神经元高度保守
研究人员发现，即使神经元“长错地方”，位于大脑皮层下方的异位区域，它们依然能像正常感觉皮层一样接收和处理触觉信息。
当小鼠只用一根胡须感知环境时，不仅上方皮层中对应的“桶状结构”被激活，下方异位区也同步出现一个功能相同的“影子桶”，两者对同一根胡须的刺激做出几乎一模一样的反应。解剖上，丘脑（传递触觉信号的中继站）的神经纤维会同时投射到这两个区域。
这些异位神经元还能聚集成类似正常皮层第4层的结构，表达相应的分子标志物。行为测试也证实：尽管大脑结构异常，小鼠分辨不同胡须触觉的能力完全正常。
总之，异位神经元不是“摆设”，而是一个功能完整的“备用感觉模块”：只要内在程序正确，哪怕位置错了也能照常工作。
图四 异位神经元能像正常皮层神经元一样执行大脑皮层的核心功能
既然Ht神经元在结构和功能上都高度模拟了正常皮层，那它们是否真的能独立支撑感觉行为？研究人员通过抑制实验来验证这一点。
首先，他们向皮层（Cx）或Ht分别注射药物蝇蕈醇再让小鼠执行胡须分辨任务。结果发现：在正常小鼠中，关闭皮层会完全破坏分辨能力；但在Ht小鼠（cKO）中，关闭皮层几乎不影响表现，说明它们不依赖上方皮层；而一旦关闭Ht，小鼠立刻无法感知或分辨胡须刺激。这表明，在这些突变小鼠中，Ht已成为主导感觉处理的核心中枢。
为排除药物扩散等干扰，研究者又用更精准的光遗传抑制技术：在皮层表达一种光控“刹车”蛋白（stGtACR2）用蓝光精准关闭皮层神经元。
行为测试再次证实：正常小鼠在光照下感知能力下降；而Ht小鼠即使皮层被关闭，仍能准确检测不同强度的胡须偏转，心理物理曲线与对照组无异。这些结果表明，在结构异常的小鼠中，异位区已取代皮层成为主导感觉处理的核心中枢，它不只是“备份”，而是真正承担起皮层功能的“主力”。
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