溫海深, 王孝杰

(海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室(中國海洋大學)， 山東 青島 266003)

大約4.3億年前，硬骨魚祖先分化為肉鰭魚和輻鰭魚[1]。其中肉鰭魚演化為四足動物和現(xiàn)生肉鰭魚(肉鰭魚大多已滅絕，現(xiàn)存種僅6種肺魚和2種腔棘魚)。已鑒定的硬骨魚種類超過3萬種，除肉鰭魚外，均屬于輻鰭魚；而真骨魚類(Teleost)又是輻鰭魚類中的主要類群[2]。傳統(tǒng)意義上硬骨魚超綱(Osteichthyes)僅包含硬骨魚類，但隨著近年對脊椎動物基因組研究深入，四足動物被歸入硬骨魚超綱[1]，有的學者為避免歧義，將其稱為“硬骨脊椎動物(Bony vertebrates)”[3]。從進化角度來看，四足動物是一類“登陸成功”的肉鰭魚，與輻鰭魚分離了數(shù)億年，兩者為平行進化的關系(見圖1)[1]。肉鰭魚的腦在結構上與四足動物更為接近，與輻鰭魚差異較大[4]。

腦是脊椎動物體內(nèi)最復雜的器官，調(diào)控動物體的各項機能及生活行為。早期對輻鰭魚腦的研究是從哺乳動物的研究成果借鑒的，但輻鰭魚腦并非是哺乳動物腦的簡單版本，也不能代表四足動物祖先腦的形態(tài)[4]。1975年，R. E. Peter等繪制了完整的金魚(Carassiusauratus)和底鳉(Fundulusheteroclitus)的腦分區(qū)圖譜[5-6]。20世紀80年代末，多巴胺、血清素等小分子神經(jīng)遞質(zhì)相應抗體的開發(fā)和使用，推動了魚類下丘腦單胺能神經(jīng)元的定位研究[7-8]。1993年， DiI、DiO等親脂性羰花青染料被應用于輻鰭魚，追蹤定位腦神經(jīng)元的神經(jīng)纖維和突觸連接[9]。21世紀以后，腦分區(qū)的研究趨向于分子層面。學者們發(fā)現(xiàn)，包括所有脊椎動物胚胎階段神經(jīng)管分化都依賴于某些特定腦區(qū)表達的形態(tài)因子(Morphogen)，如Wnt1、Fgf8、Shh等，這些形態(tài)因子對腦區(qū)分化至關重要，這些腦區(qū)被稱為信號中心(Signaling center)或組織導體(Organizer)[10-12]。借助于原位雜交或轉基因共表達熒光蛋白等技術，追蹤定位特定的形態(tài)因子/轉錄因子，可識別定位特定的腦區(qū)[13]。基于近年來轉錄因子的研究，脊椎動物中許多腦區(qū)被重新定義，分區(qū)也更為細致、精準。

鑒于輻鰭魚類的進化地位，本文更多采用的是“輻鰭魚”的概念，通過與四足動物/肉鰭魚進行比較神經(jīng)學研究，可以更好地理解輻鰭魚腦的系統(tǒng)發(fā)生與功能分區(qū)。斑馬魚(Daniorerio)作為一種模式生物，其個體小、易養(yǎng)殖、繁殖能力強、生殖周期短、遺傳背景清晰、體外受精且胚胎發(fā)育透明，是用于研究輻鰭魚腦的發(fā)育生物學的理想材料[14-15]，因此本文主要以斑馬魚腦為輻鰭魚腦模型展開論述。

圖1 硬骨魚及四足動物的系統(tǒng)進化樹[1-2]

1 脊椎動物腦的系統(tǒng)發(fā)生概述

脊椎動物腦的發(fā)生具有固定的模式。在脊椎動物的神經(jīng)胚階段，背側外胚層(神經(jīng)板)向下凹陷形成神經(jīng)溝，進而閉合形成神經(jīng)管(Neural tube)并脫離外胚層埋入中胚層組織中(見圖2 A)；神經(jīng)管沿管腔水平面(見圖2中的藍色虛線)可分為上、下兩部分，上半部分叫做翼板，下半部分被稱作基板(見圖2 B)[16]。神經(jīng)管形成后，前端分化為前、中、后3個腦泡，即前腦(Prose-ncephalon)、中腦(Mesencephalon)、后腦(Rhombencephalon)。前腦進一步分化，從后向前依次為前腦神經(jīng)原節(jié)p1～p3、hp1、hp2；后腦從前向后依次分化為后腦神經(jīng)原節(jié)r0～r11 。前腦p1～p3將發(fā)育為間腦(Diencephalon，Di)，hp1、hp2發(fā)育為次級前腦(Secondary prosencephalon，2ndPr)[17-18]。次級前腦可進一步細分為端腦(包括大腦皮層和下大腦皮層)、視隱窩區(qū)以及下丘腦[18-19]。與此同時，后腦神經(jīng)原節(jié)r0發(fā)育為峽部，連接中腦與后腦；r1翼板隆起形成小腦，基板形成腦橋；r2～r11將發(fā)育延髓，延髓往后的神經(jīng)管發(fā)育為脊髓(見圖2 A、C)[20]。輻鰭魚成魚的腦區(qū)包括端腦、中腦、下丘腦、小腦、腦橋和延髓，丘腦包埋在內(nèi)，位于端腦和中腦之間(見圖2 C)[4]。真骨魚類和全骨魚類的腦具有下葉(下葉為下丘腦和中腦復合的結構)[21]，有的輻鰭魚還具有血管囊[22]。

2 腦室系統(tǒng)

3 輻鰭魚腦分區(qū)與生理功能

3.1 次級前腦——端腦、視隱窩區(qū)、下丘腦

基于斑馬魚胚胎腦3D結構分析和分子標記，次級前腦包括三部分：端腦、下丘腦和視隱窩區(qū)，分別圍繞著3個腦室：端腦室、視隱窩室和下丘腦腦室(見圖4 A～C)。以往的研究，對胚胎簡單地縱切并不能觀察到向左右兩側突出的視隱窩區(qū)[18]。不僅是輻鰭魚類，所有脊椎動物的次級前腦均沿用這一保守的發(fā)育模式(見圖4)[19]。

(A：脊椎動物胚胎神經(jīng)管[18]；B：未分化的神經(jīng)管橫截面[16]；C：成年斑馬魚腦縱截面[15]。Pr：前腦；Me：中腦；Rh：后腦。2nd Pr：次級前腦；P：大腦皮層；SP：下大腦皮層；ORR：視隱窩區(qū)；Hy：下丘腦；Di：間腦；SpC：脊髓。p1～p3：前腦原節(jié)1～3。r0～r11：后腦原節(jié)0～11；AP：翼板；BP：基板；RP：頂板；FP：底板；NC：脊索；OB：嗅球；PrT：前頂蓋；Th：丘腦；PTh：前丘腦； TeO：視頂蓋；TL：縱枕；TS：半規(guī)凸?。籓ZIL：下葉外區(qū)；Ce：小腦；CCe：小腦主體；VCe：小腦瓣膜；LCa：小腦尾側葉；Po：腦橋；MO：延髓。A?P：前后軸；D?V：背腹軸；L?R：左右軸。A: Neural tube of vertebrate embryo [18]; B: Cross section of undifferentiated neural tube [16]; C: Longitudinal section of brain of adult zebrafish [15]. Pr: Prosencephalon; Me: Mesencephalon; Rh: Rhombencephalon. 2nd Pr: Secondary prosencephalon; P: Pallium; SP: Subpallium; ORR: Optic recess region; Hy: Hypothalamus; Di: Diencephalon; SpC: Spinal cord. p1～p3: Prosencephalic neuromeres 1～3. r0～r11: Rhombencephalic neuromeres 0～11; AP: Alar plate; BP: Basal plate; RP: Roof plate; FP: Floor plate; NC: Notochord; OB: Olfactory bulb; PrT: Pretectum; Th: Thalamus; PTh: Prethalamus; TeO: Optic Tectum; TL: Torus longitudinal; TS: Torus semicircularis; OZIL: Outer Zone of the inferior lobe; Ce: Cerebellum; CCe: Corpus cerebelli; VCe: Valvula cerebelli; LCa: Lobus caudalis cerebelli; Po: Pons; MO: Medulla oblongata. A?P: Anterior-posterior axis; D?V: Dorsal-ventral axis; L?R: Left-right axis.)

(A：斑馬魚腦；B：斑馬魚腦室系統(tǒng)。Tel：端腦；Me：中腦； Ce：小腦；Hy：下丘腦；Pi：垂體；IL：下葉；MO：腦干；TelV：端腦腦室；TecV：頂蓋室；3V：第三腦室；4V：第四腦室；LR：外側隱窩；PR：后隱窩。A?P：前后軸；D?V：背腹軸；L?R：左右軸。A: Brain of zebrafish; B: Ventricular system of zebrafish. Tel: Telencephalon; Me: Mesencephalon; Ce: Cerebellum; Hy: Hypothalamus; Pi: Pituitary; IL: Inferior lobe; MO： Medulla oblongata; TelV: Telencephalic ventricle; TecV: Tectal ventricle; 3V: Third ventricle; 4V: Fourth ventricle; LR: Lateral recess; PR: Posterior recess. A?P: Anterior-posterior axis; D?V: Dorsal-ventral axis; L?R: Left-right axis.)

(A：脊椎動物胚胎神經(jīng)管(紅線表示B、C的切割方向)；B：胚胎次級前腦；C：幼體次級前腦；D：成體前腦縱截面。Tel：端腦；ORR：視隱窩；Hy：下丘腦；Me：中腦；V：腦室；Co：連合；3V：第三腦室；LR：外側隱窩；PR：后側隱窩。紅色星號()標示垂體。 A：Neural tube of vertebrate embryo (the red line shows the cutting direction of B and C); B,: Embryonic 2nd Pr; C: Infantile 2nd Pr; D: Longitudinal section of prosencephalon of adult animals. Tel: Telencephalon; ORR: Optic recess region; Hy: Hypothalamus; Me: Mesencephalon; V: Ventricle; Co: Commission; 3V: Third ventricle; LR: Lateral recess; PR: Posterior recess. The red asterisks () show the pituitary. )

3.1.1 端腦 端腦起源于次級前腦背側的大腦皮層和下大腦皮層。在哺乳動物中，端腦也被稱為大腦。多數(shù)脊椎動物(包括四足動物和肉鰭魚、軟骨魚、無頜脊椎動物等)的端腦等采用的是“外凸”的形成方式，在這個過程中，神經(jīng)管向左右兩側突出，形成2個半球，每個半球中心具有1個側腦室(見圖5 C、D)。唯獨輻鰭魚比較特殊，采用的是“外翻”的形成方式，頂部向兩側延伸發(fā)育為左右2個半球，并形成較薄的脈絡膜組織覆蓋住頂部，形成橫截面為“T”字形的腦室(見圖5 E、F)[18,30]。盡管兩者形態(tài)差異巨大，但根據(jù)細胞譜系追蹤顯示，輻鰭魚端腦與哺乳動物大腦存在對應的同源腦區(qū)。

結構上，輻鰭魚成魚的端腦由左右2個半球組成，其前端具有一對嗅球，與嗅神經(jīng)相連。端腦的背側區(qū)域和嗅球來源于大腦皮層，而腹側區(qū)域來源于下大腦皮層(與人類的基底神經(jīng)節(jié)同源)。端腦背區(qū)也是輻鰭魚端腦外翻的部分，大多數(shù)細胞經(jīng)過遷移遠離腦室表面；相反，端腦腹區(qū)的細胞組成核團，大多靠近腦室[31]。輻鰭魚類的下大腦皮層(端腦腹區(qū))系統(tǒng)發(fā)育比較保守，是輻鰭魚類端腦非外翻的部分。分子證據(jù)表明，輻鰭魚下大腦皮層的背核(Vd)和腹核(Vv)分別與四足動物紋狀體和蒼白球同源[30]。

輻鰭魚大腦皮層(端腦背區(qū))發(fā)育過程經(jīng)歷了“外翻”，理論上與四足動物大腦皮層的拓撲結構截然不同。四足動物的大腦皮層按照定位大致可分為四部分：內(nèi)側大腦皮層(MP)、背側大腦皮層(DP)、外側大腦皮層(LP)和腹側大腦皮層(VP)；在哺乳動物中，這幾部分分別被稱作海馬體(Hippocampus)、新皮層(Isocortex)、梨狀皮層(Piriform cortex)和杏仁核(Amygdala)。輻鰭魚大腦皮層按照細胞結構、功能可分為：端腦背區(qū)的內(nèi)側部(Dm)、外側部(Dl)、后側部(Dp)和中部(Dc)等[18,32]。與其他脊椎動物相同，輻鰭魚的端腦背區(qū)也是一個多模態(tài)感覺整合的中心，包括視覺信號輸入Dl區(qū)，聽覺信號輸入Dm區(qū)，嗅覺信號輸入Dp區(qū)[33-34]，參與了空間學習[35]、逃避反應學習[36]。圖5展示了其中一種學說，認為輻鰭魚Dl與四足動物MP同源，Dm與DP同源，Dp與LP同源，Dm與VP同源[32]。但也有學者認為，輻鰭魚大腦皮層發(fā)育過程并不是簡單的外翻，實際情況可能更加復雜，因此輻鰭魚大腦皮層可能不能完全和四足動物一一對應[37]。

3.1.2 視隱窩區(qū) 脊椎動物胚胎次級前腦的視隱窩區(qū)(ORR)圍繞視隱窩組織，位于端腦和下丘腦之間，邊界清晰(見圖4 D)，并且表達特定的轉錄因子(dlx2a、sim1a和otpb)[19,38]。胚胎發(fā)育過程中，視隱窩向左右兩側突出形成杯狀結構，即視柄和視杯，與視杯接觸的外胚層發(fā)育為眼球的晶狀體，視杯則發(fā)育為視網(wǎng)膜神經(jīng)和色素上皮，視柄發(fā)育為視神經(jīng)，最終這幾部分復合形成眼球[39-40]。脊椎動物成體的視前區(qū)也來源于胚胎階段的ORR。輻鰭魚的視前區(qū)能夠分泌硬骨魚催產(chǎn)素(IST)和加壓素(AVP)，AVP、IST神經(jīng)元的軸突穿過下丘腦深入到神經(jīng)垂體內(nèi)，在生理、行為、感覺、運動等方面起到廣泛的調(diào)節(jié)作用[31]。

(A：脊椎動物胚胎神經(jīng)管(紅線示端腦截面切割方向)；B：脊椎動物原始端腦的橫截面；C：肉鰭魚和四足動物原始端腦；D：小鼠胚胎的大腦(端腦)；E：輻鰭魚的原始端腦；F：斑馬魚成魚的端腦。MP：內(nèi)側大腦皮層；DP：背側大腦皮層；LP：外側大腦皮層；VP：腹側大腦皮層；St：紋狀體；GP：蒼白球；V：端腦腦室； Hip：海馬體；iCtx：新皮層；pCtx：梨狀皮層；BLA：基底外側杏仁核；Sep：隔膜；lot：外側嗅束；Dl：端腦背區(qū)的外側部；Dm：端腦背區(qū)的內(nèi)側部；Dc：端腦背區(qū)的中部；Dp：端腦背區(qū)的后側部；Vd：端腦腹區(qū)背核；Vv：端腦腹區(qū)腹核；EN：腳內(nèi)核；NT：核帶。A: Embryonic neural tube of vertebrate (red line shows the cutting direction); B: Cross section of vertebrate primordial telencephalon; C: Primordial telencephalon of lobe-finned fishes and tetrapods; D: Cerebrum (telencephalon) of mouse embryo; E: Primordial telencephalon of ray-finned fish; F: Telencephalon of adult zebrafish. MP: Medial pallium; DP: Dorsal pallium; LP: Lateral pallium; VP: Ventral pallium; St: Striatum; GP: Pallidum; V: Telencephalic ventricle;Hip: Hippocampus; iCtx: Isocortex; pCtx: Piriform cortex; BLA: Basolateral amygdala; Sep: Septum; lot: Lateral olfactory tract; Dl: Dorsal part of the dorsal telencepha-lon;Dm: Medial part of the dorsal telencephalon; Dc: Central part of the dorsal telencephalon; Dp: Posterior part of the dorsal telencephalon; Vd: Dorsal part of the ventral telencephalon; Vv: Ventral part of the ventral telencephalon; EN: Entopeduncular nucleus; NT: Nucleus taenia.)

3.1.3 下丘腦-垂體 輻鰭魚下丘腦位于視前區(qū)的后下方、丘腦的下方，根據(jù)目前已被廣泛接受的前體細胞模型，下丘腦起源于次級前腦的腹側區(qū)域，不屬于間腦(見圖2)[18]。羊膜動物、兩棲類、真骨魚和多鰭魚的次級前腦腦室系統(tǒng)如圖4 C、 D所示，可見真骨魚下丘腦腦室具有2個隱窩——外側隱窩LR和后隱窩PR，而羊膜動物、兩棲動物、多鰭魚缺乏下丘腦腦室隱窩或者隱窩不明顯[21,26]。

脊椎動物的下丘腦是內(nèi)分泌的調(diào)節(jié)中樞。下丘腦向下延伸，與垂體相連，兩者在功能上有著密切聯(lián)系。輻鰭魚垂體可分為神經(jīng)垂體(NH)和腺垂體(AH)兩部分[41]。NH發(fā)育起源于腦，AH為垂體的內(nèi)分泌腺部。輻鰭魚缺乏四足類所具有的正中隆起和門脈系統(tǒng)，取而代之的是下丘腦神經(jīng)元延伸直接與腺垂體細胞接觸，調(diào)控其生理活動[31]。下丘腦分泌激素種類繁多，主要包括促性腺/甲狀腺/腎上腺激素釋放激素、黑皮質(zhì)素系統(tǒng)、生長激素釋放激素、生長抑素、神經(jīng)肽Y家族、食欲肽、黑色素濃集激素、縮膽囊肽等等，涉及了攝食、能量代謝、生長、應激、環(huán)境適應、生殖等多種生理活動[31,42]。

血管囊(Saccus vasculosus)是某些魚類腦特有的構造之一，但并非所有的魚類都具有明顯的血管囊[22]。血管囊位于腦下葉腹面，但并不與下葉相連，而是在前端與下丘腦相連，并且血管囊腔與第三腦室相通，所以被認為是下丘腦的附屬結構[43]。輻鰭魚血管囊與晝夜節(jié)律、季節(jié)感知有關；在鳥類和哺乳動物中，垂體的結節(jié)部和排列在中下丘腦第三腦室腹側壁的室管膜細胞在調(diào)節(jié)光周期方面具有關鍵作用，有可能與輻鰭魚血管囊同源[44-45]。斑馬魚腦不具有明顯的血管囊，原因可能是斑馬魚生活在熱帶水域，其季節(jié)感知不強，這有待進一步研究。

3.2 間腦

間腦由前腦神經(jīng)原節(jié)p1、p2、p3發(fā)育而來(見圖2 A)，分別發(fā)育為前頂蓋(Pretectum，見圖2 C，PrT)、丘腦(Thalamus，見圖2 C，Th)、前丘腦(Prethalamus，見圖2C，PTh)[32]。脊椎動物的間腦是一個“感覺中轉站”，它作為大腦皮層和深層腦結構之間的樞紐，它負責對腦的各部分收集的信息進行分配、修改和過濾。間腦在人類和其他哺乳動物中研究資料較多，比較神經(jīng)生物學家正試圖通過比較和鑒定不同脊椎動物間腦的共同特征來探索其進化歷程[32]。輻鰭魚間腦中具有一個松散的神經(jīng)核團，叫做小球前核復合體(Preglomerular complex，PG)，由p1、p2、p3翼板的神經(jīng)元遷移到基板發(fā)育而來，哺乳動物不具有該結構。事實上，PG是輻鰭魚間腦中的主要感覺中轉站，接收各種來源的感覺信號，例如視覺、聽覺、側線機械感覺、電感覺系統(tǒng)和味覺系統(tǒng)，并將信號傳向大腦皮層[32]。

3.3 下葉

某些輻鰭魚類腦腹側具有明顯突出的腦區(qū)，叫做下葉(Inferior lobe，IL)。IL僅存在于真骨魚類、全骨魚類(如雀鱔)，而鱘魚、多鰭魚、四足動物不具有該結構，所以認為IL是新鰭亞綱(全骨魚、真骨魚)所特有的結構(見圖4 C、D)。組織結構上，IL從外向內(nèi)依次為下葉外區(qū)(OZIL)、無細胞體的纖維區(qū)(FB)和外側隱窩核(NRL)(見圖6 B)[21]。傳統(tǒng)意義上，認為下葉為下丘腦外側隱窩的延續(xù)，屬于前腦的一部分。但有新的研究表明，IL為中腦、下丘腦來源的復合結構：下葉的腔為下丘腦第三腦室側隱窩LR的延伸，NRL的神經(jīng)元屬于腦脊液接觸型神經(jīng)元，來源于下丘腦[21，26]；而OZIL是在胚胎發(fā)育過程中中腦祖細胞持續(xù)侵入IL形成的(見圖6 B)。

電刺激OZIL會誘發(fā)魚類撕咬物體的行為，所以在早期研究中OZIL被認為參與了攝食行為的調(diào)控[46-47]。事實上，OZIL外區(qū)接收除了味覺之外的各種感官輸入：視覺、體感、聽覺，可能還有觸覺。OZIL參與了視覺檢測，但沒有數(shù)據(jù)涉及動機狀態(tài)，因此學者們更傾向認為OZIL是一個多感官整合中心[48-49]。

(A：次級前腦俯視圖；B：下葉橫截面，展示中腦細胞遷入過程。Hy：下丘腦；Me：中腦；V：腦室；NRL：外側隱窩核；OZIL：下葉外區(qū)；FB：纖維區(qū)。A: TOP view of secondary prosencephalon; B: Cross section of Planform of inferior lobe, showing the migration of mesencephalic cells. Hy: Hypothalamus; Me: Mesencephalon; V: Ventricle; NRL: Lateral recess nucleus; OZIL: Outer zone of the inferior lobe; FB: Fiber bundle.)

3.4 中腦

人類中腦體積較小，被高度發(fā)達的大腦和小腦所遮蓋。與之相反，輻鰭魚的中腦通常是最大的腦區(qū)，在魚類生命活動中扮演著重要角色。胚胎發(fā)育過程中，中腦的翼板和基板分別發(fā)育為上丘(頂蓋)和下丘(腳蓋)。非哺乳類脊椎動物(包括魚類在內(nèi))的上丘也叫視頂蓋(Optic tectum，TeO)，是包括視覺在內(nèi)的多功能感覺中樞。在輻鰭魚中，視網(wǎng)膜和其他感覺信號(聽覺、側線、體感、電感覺)輸入到視頂蓋中，以自身為中心感知所處的空間環(huán)境和周圍發(fā)生的事件。視頂蓋通過與運動前中樞的連接，控制眼球運動、接近和回避運動。因而，輻鰭魚的視頂蓋是高度發(fā)達的神經(jīng)處理器，對于生存和繁殖所必需的行為反應的感覺辨別和快速應對是不可或缺的[50]。其中，視頂蓋作為輻鰭魚視覺中樞之一，它接收視神經(jīng)的視覺信號，經(jīng)間腦小球前核的信號中轉，將信號傳遞到端腦Dm和Dl區(qū)[32]。

中腦下丘主要包括半規(guī)隆凸(TS)以及下葉外區(qū)。輻鰭魚中腦下丘的TS是聽覺、側線感覺中樞重要的組成部分之一，它接收來自聽覺通路中幾個腦橋核的輸入。TS與間腦相互聯(lián)系，將聽覺信號傳遞至端腦Vd和Dm區(qū)[32,51]。

3.5 小腦、腦橋及延髓

小腦(Cerebellum)在脊椎動物中發(fā)揮運動協(xié)調(diào)、運動學習的功能，也涉及調(diào)節(jié)情感、情緒等生理功能[52-53]。從硬骨魚到哺乳動物，小腦的基本結構是保守的(見圖7 A，B)。輻鰭魚小腦主要包括3部分，小腦主體、小腦瓣膜、小腦尾側葉(見圖2 C)。組織結構上，輻鰭魚小腦主體和小腦瓣膜大致相似，可分為3層：分子層、浦肯野細胞層和顆粒細胞層(見圖7 A)[54]。

(A，B：斑馬魚、小鼠成體腦縱截面。C，D：輻鰭魚和哺乳動物的小腦神經(jīng)元連接[55]。ML：分子層；PCL：浦肯野細胞層；GCL：顆粒細胞層；DCN：深小腦核。MF：苔蘚狀纖維；CF：攀緣纖維。PC：浦肯野細胞；St：星狀細胞；EC：神經(jīng)突狀細胞；GC：顆粒細胞；Go：高爾基細胞；Ba：籃細胞；Lu：盧加羅細胞；UBC：單極刷細胞。A, B: Longitudinal sections of adult zebrafish and mouse; C, D: Cerebellar neural connections of ray-finned fishes and mammals[55]. ML: Molecular layer; PCL: Purkinje cell layer; GCL: Granule cell layer; DCN: Deep cerebellar nuclei. MF: Mossy fiber; CF: Climbing fibe. PC: Purkinje cell; St: Stellate cell; EC: Eurydendroid cell; GC: Granule cell; Go: Golgi cell; Ba: Basket cell; Lu: Lugaro cell; UBC: Unipolar brush cell.)

輻鰭魚小腦組織結構、神經(jīng)元種類與其他脊椎動物相似，并且神經(jīng)元的連接模式、神經(jīng)遞質(zhì)種類也相似(見圖7 C，D)，這說明肉鰭魚和輻鰭魚共同祖先可能已經(jīng)具有了這種保守的小腦神經(jīng)元模式[52,55]。浦肯野細胞(PCs)是小腦中最大的神經(jīng)元，樹突伸入小腦分子層，軸突伸入小腦顆粒層。PCs在小腦信號處理、中轉網(wǎng)絡中發(fā)揮核心作用[56-57]。例如，斑馬魚小腦外側的PCs可以調(diào)控同側軀干運動行為，小腦尾側PCs調(diào)控身體對側的眼球運動；抑制某一區(qū)域的PCs的活性可以相應地抑制其身體特定部位的運動調(diào)控作用[56]。

脊椎動物腦橋和延髓中的細胞核團主要包括類：腦神經(jīng)的起源和終末中心、排列松散的細胞核團以及眾多的中繼核，許多中繼核中屬于小腦前核，發(fā)射出神經(jīng)纖維，終止于小腦[58]。與其他脊椎動物類似，輻鰭魚腦干由2個縱向區(qū)域組成：翼板(感覺區(qū))和基板(運動區(qū))。這兩部分均可再分為軀體和內(nèi)臟區(qū)，即在翼板可分為軀體感覺區(qū)和內(nèi)臟感覺區(qū)，基板可分為內(nèi)臟運動區(qū)和軀體運動區(qū)[58]。腦干主要負責調(diào)控心臟、呼吸和血管運動中樞，負責調(diào)節(jié)呼吸、心率、血壓和睡眠節(jié)律等無主觀意識自主功能[59]。

4 展望

輻鰭魚類是最大的脊椎動物類群，其演化路線不同于肉鰭魚/四足動物，其腦形態(tài)構造上與四足動物存在較大差異。盡管如此，學者們?nèi)匀荒茉诜肿訉用嬲业絻烧叩耐茨X區(qū)，這些同源腦區(qū)既有保守性，又具有各自的特殊性。此外，輻鰭魚腦的研究起步相對較晚。因此，鑒定輻鰭魚與四足動物的同源區(qū)域是一項極具挑戰(zhàn)性的工作，迄今為止，輻鰭魚類端腦和間腦的同源性仍然存在很大的爭議，這可能會是一個長期存在、值得深入研究的問題。脊椎動物在胚胎階段保留了部分其祖先的形態(tài)特征，篩選和鑒定保守的腦區(qū)轉錄因子，定位追蹤同源神經(jīng)元將會是研究同源腦區(qū)的主要手段。脊椎動物腦區(qū)之間通常具有相對保守的神經(jīng)連接，通過化學物質(zhì)示蹤或者轉基因共定位的方法追蹤神經(jīng)元之間的傳入、傳出關系，也可用于鑒定的同源腦區(qū)。古生硬骨魚保留了硬骨魚祖先的形態(tài)特征，腦的結構相對原始，古生物研究資料也可作為比較神經(jīng)學的補充說明。

相比于國外，國內(nèi)的學者研究對象多為經(jīng)濟魚類，并且更加關注輻鰭魚腦對攝食、能量代謝、生長、環(huán)境適應、生殖等生理活動的調(diào)控。作者近20年來主要研究聚焦于硬骨魚類下丘腦-垂體-性腺(肝臟)軸的功能，先后以鲆鰈類、花鱸、許氏平鲉等海水經(jīng)濟魚類為實驗對象，側重研究了它們的生長內(nèi)分泌、生殖內(nèi)分泌及對環(huán)境的適應機制。腦的生理功能與其結構相適應，因此，今后應建立在新的魚腦結構的學說基礎之上，進一步深入研究這些經(jīng)濟魚類腦的生理功能，豐富和補充魚類生物學與生理學內(nèi)容，這可以為實際生產(chǎn)提供理論支持、推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時也為比較神經(jīng)生物學的研究提供借鑒。

通過多領域、多角度的研究，可使得輻鰭魚腦的分區(qū)、功能的研究更加精準。隨著研究的深入，前人提出的模型得以不斷修正、改進和完善。盡管目前仍然有許多未解決的難題，相信隨著研究的進一步深入，這些問題最終都會得以解決。