《自然》集中发表系列神经科学论文:小鼠完整大脑详细图谱完成

发布时间:2024-05-22 12:31:19 来源: sp20240522

   中新网 北京12月14日电 (记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新集中发表一系列来自脑科学计划-细胞普查联盟(BICCN)的神经科学论文称,研究人员完成了迄今最为全面详细的小鼠完整大脑细胞类型的特性描述和分类,这项小鼠完整大脑的详细图谱研究成果,对大脑的结构和组织以及单个脑细胞和神经回路的功能提供了见解。

  此次小鼠完整大脑详细图谱的系列研究工作共发表9篇成果论文,其中还提供了一项工具可供进一步研究哺乳动物大脑的发育和演化,包括不同类型细胞的组织可能如何造成神经系统疾病。

研究人员分析了单个小鼠大脑的101个slide-seq切片,从而深入全面了解整个大脑的细胞类型。这张可视化图中切片被堆叠在一起,以说明小鼠大脑已知主要区域的覆盖情况,不同区域以不同颜色标出(图片来自Macosko&Chen实验室)。施普林格·自然供图

  据介绍,哺乳动物大脑复杂多样的活动受高度特化的神经回路控制,这些回路由功能特性各异的众多细胞类型组成。为了理解大脑的运作,需要详细了解脑的细胞类型及回路的组织和功能。过去探测大脑的工作受限于选定区域,《自然》最新发表BICCN的系列论文及相关工作,则提供了对整个小鼠大脑的详细调查。

  在本次发表的旗舰论文中,研究人员描述了如何从结合了约400万细胞的单细胞RNA测序和约430万细胞的空间转录组学数据中创建出这一高分辨率图谱。他们提出一个四级分类的图谱——34类、338个亚类,1201个超型、5322个细胞群。其研究结果表明了不同脑区细胞类型组织的独特特征,其中背侧区域含有细胞类型较少,但多样性较高;而腹侧含有大量彼此更为紧密关联的神经元类型。转录因子在决定整个大脑细胞类型分类中的作用得到确认。

左上-基于解剖脑区的小鼠大脑的3D效果图;左下-不同脑区标志为不同颜色的小鼠大脑3D效果图;右上右下-小鼠大脑的垂直切片,不同颜色代表不同细胞类型,圆圈代表根据表观基因组分析在小鼠大脑中发现的细胞类型的数量和多样性(图片来自索尔克研究所)。施普林格·自然供图

  在另一篇论文中,研究人员比较了人类、猕猴、狨猴和小鼠初级运动皮层的基因调控,发现了与多发性硬化、厌食和烟瘾相关的遗传变异中的保守特征。这些发现表明了大脑图谱的价值,可用于识别造成神经系统疾病和特性的遗传变异。这一系列中的其他论文识别了影响特化细胞功能的细胞特异性遗传特征,或探索了大脑不同部分细胞类型如何形成联系。

  《自然》同期发表同行专家的“新闻与观点”文章指出,细胞类型图谱的重要性,不仅在于在细胞尺度上理解大脑结构,也在于对大脑演化做出准确推断。他们认为,本期发表研究论文的这些工作,为神经生物学和神经系统疾病的许多重要发现奠定了坚实基础。(完)

【编辑:邵婉云】