人脑堪称自然界最为复杂的生物系统之一，其独特的细胞类型多样性、精密的空间组织结构以及复杂的功能调控网络，一直是神经科学领域亟待攻克的核心科学难题。以往的转录组技术由于无法保留空间信息，难以准确解析各脑区特异性的基因表达模式。近期，南方医科大学余光创教授团队系统阐述了空间转录组学（Spatial Transcriptomics，ST）的技术发展历程、计算分析体系及其在神经科学研究中的创新应用，为探索脑发育机制、研究神经退行性疾病病理以及表征脑肿瘤微环境提供了全新的方法论范式。
技术进展：从点状解析到全景解码的革命性突破
在技术创新层面，研究团队系统梳理了空间转录组技术的两大并行发展路径及其重要学术影响。其中，基于成像的技术路线通过 MERFISH、seqFISH+ 等先进的单分子成像技术，实现了万级基因的同步检测和亚细胞水平的精确定位；而基于测序的技术路线，如 Slide-seq 和 Stereo-seq，则通过创新的空间条形码编码策略，在微米至纳米级分辨率下完成了厘米级全脑转录组的全面覆盖。更值得关注的是，新型 Slide-tags 等技术的出现，进一步将单细胞分辨率与空间定位精度推向了新的高度。
计算工具：解锁空间数据的关键密码
为应对海量空间数据的多维度解析需求，该综述全面阐述了从数据预处理到生物学解释的完整计算分析框架。在上游预处理环节，重点介绍了组织切片配准和空间坐标校准等关键处理方法；在下游分析模块中，系统整合了细胞类型注释、空间功能区域划分、空间高可变基因识别、细胞通讯网络构建以及多切片数据融合等核心算法。这些计算工具不仅有效解决了空间维度与基因表达协同分析的技术难题，更为跨尺度、跨模态的脑科学研究提供了标准化的分析范式。
神经科学应用：解码脑复杂性的新范式
在神经科学应用领域，空间转录组技术正成为解析脑复杂性的突破性工具。研究人员通过整合人类、灵长类和啮齿类的多层次切片数据，成功构建了全脑图谱，为深入理解脑部疾病机制奠定了空间分子基准。在进化研究方面，科学家基于蝾螈和斑马鱼等多个物种的发育数据模型，成功解析了基因的时空动态表达模式，揭示了脑区形成的进化规律。更为重要的是，这项技术能够精确定位阿尔茨海默病、脑胶质瘤等疾病在不同脑区的病理标志物及其空间异质性，首次实现了从细胞尺度对解剖结构与分子表型进行多维度精准映射。这些突破性进展标志着神经科学研究已进入空间多组学驱动的精准诊疗新纪元。
空间转录组技术正在彻底重塑我们对大脑复杂性的认知体系。这一突破性技术通过系统整合跨物种、跨脑区及跨疾病状态的多维度数据，不仅深入揭示了神经系统的空间编码规律，更为精准医学的发展提供了革命性的研究范式。展望未来，随着空间转录组技术与蛋白质组学、代谢组学的深度融合，我们将能够全面破解神经疾病的微环境密码，推动脑科学研究从传统的“结构描述”迈向深入的“机制解析”，开启神经科学研究的新纪元。
