文献综述（或调研报告）：
- 额叶结构及功能研究进展
额叶（frontal lobe）位于颞叶上部，顶叶前方，与枕叶相隔较远，位于大脑前部的额头后方、颅骨下方。额叶与颞叶以外侧沟相分隔，与顶叶以中央沟分开，可分为前额叶和后额叶两个部分，是大脑中成熟最晚的叶。
额叶主要与高级认知功能相关，例如记忆、认知能力、决策能力和社会行为等1。因此，社会行为较复杂的哺乳动物如灵长类动物具有相对更发达的额叶，灵长类动物具有的皮质神经元数目也更多，尤其是人类2。额叶是人类区别于其他动物的主要大脑区域，前额叶主要包含神经祖细胞、兴奋性神经元、中间神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞祖细胞和小胶质细胞等细胞类型3。
图 1 小鼠、猕猴、人的大脑体积对比及进化关系4
额叶具有以下几个重要结构或功能区域：（1）额叶内侧皮层：该区域包含边缘系统的扣带回和额上回，在自我意识中发挥作用，对于维持目的性行为有重要作用。（2）侧额叶：该区域包含在有助于自我意识形成的额上回及额中回和额下回，额下回在语言处理中起作用。（3）极区：额颞缘回的区域，也是横向的前极回旋区。（4）眶额叶：包含前眶回、内侧眶回、后眶回和直回等结构，主要参与调控社会行为。眶回与迷走神经相连接，迷走神经是边缘系统的重要部分，协调和控制情绪和自动反应。（5）初级运动皮层：位于中央前回最后方区域的一侧，控制对侧躯体的随意运动。额叶功能的实现依赖于身体和大脑的其他部分以及外部世界的信息输入，与边缘叶相连，和其他脑叶共同协调意识。额叶依靠记忆，经验及有关周围世界的信息来判断未来行动的潜在影响。
额叶是最晚发育完全的大脑区域，在出生后直到20多岁依然不断发育和形成神经回路，同时，由于额叶的位置比较靠前，因此，额叶极易受到损伤，车祸等因素都可能使额叶功能形成障碍，成长发育过程中的异常如暴力、毒品、感染等也会对额叶造成不可逆的损害。人进入老年后，额叶会发生萎缩，大多数人的额叶体积从60岁左右开始每年减少0.5％-1％。这种缓慢而稳定的下降会导致许多与正常衰老过程相关的变化，包括轻度记忆丧失、语言困难等，额叶萎缩速度增快可导致痴呆症状。额叶损伤的影响取决于其位置和严重程度，以及检测到额叶损伤并进行治疗的即时程度，老年人相对而言更容易受到额叶损伤。额叶的损伤可能会引起以下症状或病症：（1）失忆。（2）智力下降。（3）人格发生突然而剧烈的变化。（4）情绪的变化，包括抑郁和焦虑的迹象5。（5）社会行为障碍，如难以理解他人的情绪等。（6）运动技能和空间推理能力的变化。（7）额叶痴呆：导致攻击性6、行为变化和语言困难。
由于额叶的功能主要与记忆、认知、决策能力、社会行为等高级认知功能相关，额叶的损伤可导致认知功能障碍、记忆力衰退等症状。而21 号染色体剂量异常可以导致早发性阿兹海默症等神经退行性疾病，引起患者的额叶萎缩、认知功能下降7–9。目前，对于21号染色体剂量异常对额叶的影响的研究主要是通过MRI 技术，由于MRI 技术局限于额叶皮层整体水平，无法从单细胞水平上解析21 三体对额叶组织中细胞数目、细胞类型、细胞状态的影响。此外，目前的研究对象主要是成年唐氏综合征患者，缺乏对唐氏综合征胎儿额叶细胞变化的研究。
- 单细胞测序技术研究进展
单细胞测序技术是近十年来最热门的技术之一，在细胞发育以及各类疾病研究中都展示了十分广泛的应用前景。单细胞转录组测序技术在近几年发展迅速。哺乳动物单个细胞中的RNA大约只有10pg，其中mRNA只有约0.1pg，因此单细胞RNA-Seq在建库前需要进行全转录组扩增。目前常用的单细胞测序技术包含Smart-seq、CEL-seq、SCRB-seq以及Drop-seq。
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- Smart-seq（Switching mechanism at 5rsquo;end of the RNA transcript）
SMART可以从单细胞生成全长cDNA的测序文库。该技术利用MMLV逆转录酶来进行cDNA链的合成，这种酶可以在转录延伸末端继续产生CCC突出序列，通过加入带有GGG的引物序列的方法引入PCR引物序列，最终实现通过常规PCR进行扩增。SMART能够构建全长cDNA文库，覆盖整个转录组，可以应用的研究领域十分广泛。不仅能分析每个转录本的全部外显子，从而检测不同的剪接变体10。
图 2 Smart-seq2 示意图
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