脑膜由硬脑膜、蛛网膜和软脑膜三层结构构成，长期以来被认为主要为中枢神经系统提供机械性保护、营养支持与内环境稳态维持。这些基础功能的实现，依赖于脑膜内成纤维细胞、免疫细胞与血管相关细胞之间形成的复杂相互作用网络。然而，由于人类脑膜发育涉及高度复杂的多细胞时空互作体系，完整揭示人类脑膜的形成与发育过程一直是发育神经生物学领域的重大科学难题。更为关键的是，在传统神经科学认知框架中，脑膜始终被描绘为静态包裹大脑的 "惰性保护层"，其与脑实质细胞之间的动态信号交流，特别是在神经发育与免疫调控方面的主动作用，长期以来被严重低估，存在大量亟待填补的知识空白。

2026年5月29日，中国科学院动物研究所焦建伟团队在国际顶级学术期刊《Cell》在线发表了题为 "Decoding the spatiotemporal development of human meninges" 的突破性研究成果。该研究首次系统阐明了人脑膜三层结构的时序性发育规律、细胞异质性与功能分区，突破性地揭示了脑膜免疫微环境主动调控大脑皮层构建的全新分子机制，不仅改写了脑膜发育生物学的基础理论，也为脑膜相关疾病的发病机制研究与靶向治疗策略开发提供了前所未有的理论基础。

本研究取得了一系列具有里程碑意义的核心科学突破，系统解析了妊娠6至23周人类发育脑膜中各类细胞的分子特征、空间分布规律与动态发育轨迹，填补了该领域长期存在的关键知识空白。

首先，研究团队首次清晰揭示了人类脑膜三层结构的非同步发育规律，确立了软脑膜作为 "发育先驱层" 的核心地位。研究明确发现，人类脑膜的硬脑膜、蛛网膜和软脑膜并非同步形成，而是遵循严格的时空顺序逐步分化成熟，其中软脑膜是最早出现并最先完成基本结构构建的脑膜层。团队进一步通过功能基因组学分析证实，各层脑膜成纤维细胞不仅是构成脑膜结构的基础细胞，更主动表达大量与血脑屏障特性、神经递质转运、突触功能精细调控及中枢神经系统脂质代谢密切相关的关键基因。这一发现从根本上颠覆了将脑膜视为单纯惰性包裹结构的传统观点，将其重新定义为一个高度分区化、功能特化的 "中枢神经系统动态微环境调控系统"，主动参与并深刻塑造着中枢神经系统的发育进程与稳态维持。

其次，研究深入解析了人类脑膜免疫微环境的建立过程与调控机制，取得了概念性突破。团队系统刻画了脑膜免疫细胞在发育过程中的显著时空异质性。研究阐明，这些免疫细胞并非被动迁移并随机驻留于脑膜，而是由软脑膜细胞通过分泌 CXCL12 趋化因子，经 CXCL12-CXCR4 信号通路主动招募、精准导航并实现空间特异性排布，从而在柔脑膜等关键区域构筑起独特的免疫屏障与调控微环境。最具颠覆性的科学发现在于，团队通过体内外功能实验首次证实，脑膜中一群特定的 Trem2⁺巨噬细胞，能够通过分泌关键信号分子直接调控大脑皮层最上层的 "架构师" 神经元 —— 卡哈尔 - 雷特修斯（Cajal-Retzius）细胞的功能。这一发现首次在细胞与分子层面确立了 "脑膜免疫细胞 - 大脑皮层发育" 的上行调控轴线，将脑膜从被动的 "保护套" 提升为主动指挥大脑皮层构筑的关键 "调控中枢"。

此外，研究还系统拓展了领域对人类脑膜血管及淋巴管系统发育特征的认识。并借助功能实验揭示了巨噬细胞与血管内皮细胞之间通过 VEGF 等经典信号通路进行的密切互作，阐明了免疫细胞在脑膜血管生成、屏障成熟以及淋巴管网络形成中的关键作用。这为理解脑膜在神经血管单元构建、中枢神经系统免疫监视通道形成以及脑脊液循环稳态维持中的核心作用，提供了崭新的研究视角。

综上所述，该研究不仅系统破解了人类脑膜发育的基本规律，在激烈的国际神经发育生物学竞争中占据了科学制高点，更在基础理论层面实现了重大飞跃。它不仅揭示了脑膜细胞自身发育的时空规律，更重要的是解密了脑膜作为一个关键的免疫活性界面，如何与发育中的大脑皮层进行动态信号对话的全新机制。这些发现为深入理解自闭症谱系障碍、智力残疾等多种神经发育障碍，以及阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的病理机制开辟了全新的研究方向，也为未来开发靶向脑膜免疫微环境的创新治疗策略奠定了坚实的科学基础。

中国科学院动物研究所焦建伟研究员、广州国家实验室董骥研究员、郑州大学医学前沿交叉学院与第五附属医院特聘教授李忠秋（原焦建伟课题组博士后）为本研究的通讯作者。中国医学科学院基础医学研究所李妍昕研究员（原焦建伟课题组博士后）、李忠秋教授、董骥课题组博士研究生佘勇为该研究的共同第一作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2026.04.040

脑膜发育调控机制示意图