本研究针对地中海常见海洋生物——海鞘（Halocynthia papillosa），采用了一系列前沿的多模态成像技术，对其复杂的解剖结构进行了前所未有的精细解析。长期以来，人们对海鞘的神经结构和被膜等关键构造的了解存在局限。本论文通过整合光片显微镜、共聚焦显微镜、磁共振成像（MRI）以及同步辐射光源下的高通量断层扫描（HiTT）等多种尺度与原理的成像手段，成功揭示了该物种独特的解剖学特征。研究发现，与其它海鞘相比，Halocynthia papillosa 的中枢神经结构存在显著差异，并首次识别出口触手的三级细分结构。同时，研究首次详细记录了被膜角质层剥落物中特异的自发荧光图案，并通过 HiTT 成像揭示了被膜纤维素层中涌现出的螺旋化结构。这些工作不仅为未来独居海鞘的研究奠定了坚实基础，也凸显了将研究视野扩展至经典模式物种之外的重要性。

本项研究的重要发现由 Lukas Hessel, Jonas Albers, Annika Michalek, Til Bottner, Elizabeth Duke, Ida Siveke, Stefan Herlitze, Jürgen Goldschmidt 及 Mareike Huhn 共同完成。研究成果以题为《Insights into unique anatomical structures of the ascidian Halocynthia papillosa obtained by multimodal imaging》的论文呈现，于2026年4月在国际学术期刊《Communications Biology》上在线发表。

重要发现
01被膜：不止是铠甲，更是光学与结构杰作
海鞘的被膜是一种具有保护、结构和生理功能的细胞外基质。本研究首先利用光学显微镜对被膜切片进行观察，明确了其分层结构：最外层是包含角质层剥落物的角质层区，其下是由具有不同色素密度的纤维素层组成的中间区，再向内是细胞核和高尔基体细胞高密度的表皮周围区，最内侧则是将内部身体与被膜分开的薄薄上皮层。

研究中最引人注目的是被膜角质层剥落物表现出的强烈自发荧光。通过高分辨率的共聚焦显微镜成像，研究人员观察到这种荧光仅集中在角质层剥落物中，而下方组织则没有。更关键的是，这种荧光模式会随着动物的收缩状态而改变。在放松状态下，角质层剥落物之间存在黑暗的非荧光间隙；而当动物收缩时，这些间隙消失，荧光覆盖整个被膜表面，相邻的角质层剥落物发生重叠。高倍镜图像进一步显示，角质层剥落物呈锥形，其尖端排列着小刺，并且在主轴尖端下方可见沿锥体方向排列的、气泡状的圆形结构。在更高放大倍数下，甚至可以观察到像串珠一样排列的荧光颗粒。这些细节的发现，是首次在成年海鞘中被如此详尽地记录。

除了荧光特性，研究团队还通过高通量断层扫描（HiTT）技术，以纳米级分辨率窥见了被膜深层的三维构造。在对被膜中间层的横截面进行成像时，发现了宽度在50-150微米之间的平行带状结构。这些带状结构呈现出新月形的微观形态，并且在某些区域会发生螺旋。从三维视角看，这些螺旋化的纤维素似乎形成了一个锥形凹陷，纤维束和角质层剥落物正是从中产生。这种精密的螺旋支撑结构，此前从未被清晰地揭示过。

然而在广泛研究的海鞘模型生物中，中枢神经节通常表现为神经索上一个明显的增厚区域。但令人意外的是，在 Halocynthia papillosa 中，通过 HiTT 技术对两个吸管之间的整个神经进行三维重建和亚微米级扫描，并未在神经的任何部位发现可见的增厚或结构变化，无法以此定位中枢神经节。该神经在到达每个吸管前会进行两次二分分支，分支后的神经像环一样环绕吸管，并从环上分出多个独立的分支支配各个触手。研究测量了两次二分分支之间的神经长度，竟长达65毫米，远超已知的其它独居海鞘物种。因此，研究者提出，Halocynthia papillosa 的脑神经节可能只构成了这段神经区域的一个小节段，且无法从外部解剖结构上加以区分。

HiTT 成像还精细地展示了神经与周围组织的空间关系。例如，可以清晰地看到背神经丛部分与神经平行延伸，之后失去联系并消失在视野中。在靠近口吸管的位置，背神经丛似乎被肌肉覆盖，并与神经一起形成了空腔状结构。这些高精度的三维空间信息，为理解海鞘神经系统的功能连接提供了至关重要的解剖学基础。

通过对 HiTT 图像进行分割处理，研究人员成功分离并显示了触手内的神经结构和血管网络。血管在触手内部向后延伸，并分支进入每一个次级触手，形成了一个封闭或半封闭的血管系统。在次级触手内部，血管呈现左右交替的分支模式。与此同时，在触手上侧存在一个相应的神经支配结构，其分支模式与血管网络相互映照。神经的直径与一级血管分支相当，还有许多更小的毛细血管为神经提供营养。这种神经与血管高度协同、精密分布的解剖结构，彰显了口触手作为高效滤食和感觉器官的复杂性。

创新与亮点
本论文的突破性价值体现在它成功攻克了对海鞘这类小型、柔软、结构复杂海洋生物进行高分辨率、无损三维成像的长期难题。研究并未依赖单一技术，而是创新性地整合了从临床级磁共振成像到同步辐射级高通量断层扫描的跨尺度、多模态成像策略。其中，HiTT 技术的应用尤为亮眼，它能够在无需侵入性切片处理的情况下，以 650 纳米的体素分辨率，对如口触手、背结节等精细的软组织进行三维成像，获得其完整的空间位置和连接信息，这是传统组织切片和光学显微镜无法企及的。

论文提出并验证了一种全新的生物成像研究范式，即“多模态证据链”构建。针对被膜的研究，团队先后动用了光学显微镜进行初步分层观察，用共聚焦显微镜捕捉自发荧光的精细分布，用 HiTT 揭示其内部纤维素的螺旋纳米结构，最后用 FTIR 光谱从化学成分上加以验证。这种从宏观形态、光学特性、微观结构到分子组成的全方位、立体化解析，确保了研究发现的全方位可靠与深刻。

在光学生物医疗领域，这项研究展示的技术组合具有巨大的实际应用潜力。HiTT 所提供的高分辨率、高对比度软组织结构三维图像能力，可被直接借鉴用于对微小器官、早期肿瘤、血管神经网络等生物医学样本的无损病理分析。而多模态成像的策略，则为未来的精准医疗和转化医学研究提供了思路——例如，在药物研发中，可同时观察药物对组织形态（HiTT/MRI）、细胞活性（荧光成像）和生化组成（光谱）的多层次影响，从而更全面、更快速地评估药效与毒性。

总结与展望
本研究通过一套先进的多模态成像技术体系，成功绘制了 Halocynthia papillosa 在神经、被膜和口触手等关键解剖结构上的精细图谱，揭示了其不同于其它海鞘物种的独特特征，特别是在中枢神经节形态和被膜荧光特性方面的新发现。这项工作不仅极大地丰富了我们对于这类重要海洋生物的认知，也确立了 HiTT 等多尺度成像技术在海洋无脊椎动物功能解剖学研究中的强大效用。

未来对海鞘被膜自发荧光功能的研究，可能为了解海洋生物的光学通讯与伪装机制提供新线索。而对其中枢神经节的确切定位与功能解析，则需要结合尼氏染色、钙成像等分子与功能技术进行更深度的探索。

DOI:10.1038/s42003-026-10102-5.