脊髓损伤导致瘫痪，神经干细胞移植被认为是修复策略之一。但移植的神经元真的能与宿主建立功能性连接吗？德克萨斯农工大学 Dulin 团队在 Nature Communications 发表研究，采用 Motion Sequencing（MoSeq）无监督行为音节分析，在脊髓损伤小鼠模型中评估了不同亚型神经前体细胞移植物的功能整合效果。
足以看出，精细化、智能化的动物行为表型分析，已是国内外脊髓损伤与神经再生研究的必备手段。一湾生命科技深耕国内智能行为解析前沿，自研 3D-AI 精细行为学分析系统，可适配脊髓损伤、神经干细胞移植、神经修复等多种动物模型，实现无标记、高精度、全维度的运动与行为量化分析，为机制探索、细胞治疗评价及创新研发提供本土化智能化研究工具。
脊髓损伤导致永久性运动功能障碍，目前尚无治愈方法。神经前体细胞移植被认为是一种有前景的修复策略——移植物来源的神经元（graft-derived neurons，GDNs）可以分化成多种神经元亚型，并与宿主脊髓建立突触连接。
然而，这些连接是否具有功能意义？GDNs 能否真正调控宿主运动环路？此前并不清楚。
2025 年，德克萨斯农工大学 Jennifer Dulin 团队在 Nature Communications 发表研究，通过顺行/逆行跨突触示踪、化学遗传操控、在体肌电记录以及 MoSeq 无监督行为音节分析，系统评估了脊髓损伤后 NPC 移植的功能整合效果。
研究发现，GDNs 可以与宿主运动环路建立突触连接（虽然效率很低），并且化学遗传激活 GDNs 足以在部分动物中诱发后肢肌肉活动，同时改变小鼠的自发行为结构。
01
MoSeq 行为音节分析揭示：激活移植物神经元改变小鼠的自发行为结构
为了检测 GDNs 激活是否能够引起行为层面的变化，研究者使用了 MoSeq——一种基于深度视频的无监督机器学习方法，能够将小鼠的自发行为自动分解为数十种亚秒级的“行为音节”（如理毛、站立、运动、停顿等），并量化每种音节的使用频率以及音节之间的转换概率（图 1c-d）。
实验中，研究者将实验动物分为四组，分别是：
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无移植物对照组（No graft + CNO）： 仅注射 CNO，不移植任何细胞。
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全神经元激活移植物组（Syn1-cre::hM3Dq + CNO）： 移植可表达兴奋性 DREADD（hM3Dq）的所有神经元类型，注射 CNO 激活。
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胆碱能神经元移植物组（ChAT-cre::hM3Dq + CNO）： 移植可表达 hM3Dq 的胆碱能神经元，注射 CNO 激活。
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V2a 神经元移植物组（Chx10-cre::hM3Dq + CNO）： 移植可表达 hM3Dq 的 V2a 谷氨酸能神经元，注射 CNO 激活。
所有动物均接受 T12 脊髓挫伤，并于损伤后 1 周进行细胞移植，在移植后 9 周进行行为学（MoSeq）和电生理（肌电）记录，注射 CNO 前后对比。
结果显示：与无移植物对照组相比，Syn1-cre::hM3Dq 组在 CNO 注射后，理毛（grooming）、运动（locomotion）和站立（rearing）等多个音节类别的使用频率发生了显著变化（图 1c）。
有趣的是，无移植物对照组本身也表现出 CNO 诱导的行为改变（已知的 CNO/clozapine 脱靶效应），而移植物组在某些音节上反而减弱了这种变化，提示 GDNs 的激活可能部分抵消或调制了药物本身的副作用。
此外，所有三个移植物组均出现了一致的行为序列变化：从“停顿/静止”到“理毛”的转换概率下调，而从“停顿/静止”到“站立”的转换概率上调（图 1d）。
这表明 GDNs 的激活使得小鼠的行为状态从静态、刻板模式转向更动态、探索性的模式。
02
肌电记录证实：部分动物中 GDNs 激活可驱动后肢肌肉活动
在 MoSeq 行为学实验之后，研究者还对同一批动物进行了在体肌电记录，以更直接地检测 GDNs 激活是否能够传递到后肢运动输出。
他们在麻醉小鼠的双侧后肢 6 块肌肉（股二头肌后部、趾长伸肌、外侧腓肠肌、股四头肌、比目鱼肌、胫骨前肌）中植入记录电极，在注射 CNO 前后连续记录 75 分钟。
结果表明：
在无移植物对照组中，97.2% 的肌肉在整个记录期内未出现超过 30 spikes/min 的激活（仅极少量基线活动）。
而在 Syn1-cre::hM3Dq、ChAT-cre::hM3Dq 和 Chx10-cre::hM3Dq 移植物组中，均有一部分动物（“反应者”）在 CNO 注射后表现出明显的肌肉放电，部分肌肉的放电频率可达数百 spikes/min（图 2g-l）。
然而，并非所有移植物动物都出现肌肉激活——例如在 Syn1-cre::hM3Dq 组中，只有约 25% 的个体对 CNO 产生反应。
这说明：
移植物与宿主运动环路之间的功能性连接在个体间差异很大，且总体效率仍然很低。
03
总结
本研究通过 MoSeq 精细行为学分析与在体肌电记录证实：
脊髓损伤后移植的神经前体细胞（包括胆碱能和 V2a 亚型）能够与宿主后肢运动环路建立功能性的突触连接，其激活足以改变小鼠的自发行为结构并驱动部分肌肉活动。
然而，单突触示踪显示感染指数仅为 1.59±0.55（即每个被标记的宿主运动神经元平均只能感染不到 2 个移植物神经元），且大多数移植物动物未能表现出肌肉激活，说明目前的移植策略下移植物-宿主连接效率极低。
未来需要结合促生长因子、活动依赖性训练或优化移植物细胞组成等策略，以增强突触形成并实现有意义的运动功能恢复。
04
BayOne 产品介绍
上述研究中使用的 MoSeq（Motion Sequencing） 为开源算法，需要研究者具备一定的编程能力和数据分析经验，同时涉及模型训练、参数优化及结果解释等多个环节，限制了其在普通实验室中的推广应用。
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参考文献：
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Tucker A, Baltazar A, Eisdorfer JT, et al. Functional synaptic connectivity of engrafted spinal cord neurons with hindlimb motor circuitry in the injured spinal cord. Nature Communications. 2025;16(1):10423. Published 2025 Nov 24. doi:10.1038/s41467-025-65395-7