PNAS：前庭功能紊乱研究的精准工具，清华大学孙硕豪团队通过单细胞类型分辨率解析VGN异质性与重力感知机制

前庭系统是维持身体平衡（即平衡觉）的关键感觉系统，能够在机体持续受到外界环境和自身运动刺激时协调运动，并维持视觉稳定性。该系统功能障碍可导致眩晕、眼球震颤和梅尼埃病等平衡障碍，严重影响患者的日常生活，并可引发心理困扰。

约15%的成年人存在平衡障碍或头晕症状，而80岁以上人群中超过80%受到前庭功能障碍的困扰。随着年龄增长，前庭功能逐渐衰退，使老年人更容易发生跌倒，这也是老年人重要的伴发风险因素。尽管前庭系统具有重要的生理功能，但其受到的公众关注和科研投入远低于其他感觉系统。

前庭神经节神经元（VGNs）是负责平衡觉的初级感觉神经元。前庭神经节，又称Scarpa神经节，接收来自内耳五个特化感觉终末器官的感觉输入，包括：①三个半规管，用于感知旋转运动；②两个耳石器官，即球囊和椭圆囊，用于感知线性加速度和重力。

VGNs将这些感觉信息传递至中枢脑区，包括前庭核和小脑，从而参与姿势平衡、空间导航等多种生理功能，同时介导前庭-眼反射（vestibulo-ocular reflex，VOR）以稳定视觉。VOR是人体反应最快的反射之一。此外，前庭系统还参与长期微重力环境下（如航天员长期太空飞行）骨密度的调节。与这些多样化功能相对应，VGNs表现出显著的形态学和生理学异质性。根据放电规律，它们还可进一步分类。

此外，每个前庭感觉上皮均可分为中央/纹区（central/striolar region）和周边/纹外区（peripheral/extrastriolar region）。中央/纹区的传入神经末梢可表现为仅具有杯状末梢（calyx-only afferents）或同时具有杯状末梢和纽扣状末梢（dimorphic afferents）；而周边/纹外区的传入神经末梢则表现为仅具有纽扣状末梢（bouton-only afferents）或同时具有杯状末梢和纽扣状末梢（双形态传入神经）。

图1.VGN细胞类型的形态多样性（摘自PNAS ）

VGNs显著的形态学和生理学多样性提示其包含多种不同的神经元细胞类型。然而，与发育来源相近的听觉系统等其他感觉系统相比，目前对于VGNs分子异质性的认识，以及这种异质性如何决定其形态学、生理学和功能多样性的理解仍十分有限。

为弥补这一研究空白，本研究采用单细胞转录组测序和空间转录组学技术，鉴定出五种具有不同转录特征且空间分布各异的VGN细胞类型。结合小鼠遗传学工具对各细胞类型进行特异性标记，作者发现，不同VGN细胞类型具有对不同前庭器官（耳石器或半规管）的选择性神经支配特征，靶向各器官内特定区域，并形成不同类型的突触末梢。

本研究获得的转录组图谱以及用于细胞类型特异性标记的遗传学工具，为深入解析驱动前庭系统这一研究相对不足的感觉系统形态学和功能多样性的分子机制奠定了基础。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2530677123