探索“大脑森林”奥秘，上海科研团队建立小鼠神经联接数据库( 二 ) 本文转自：澎湃新闻大脑结构

已有的研究大多利用群体神经元示踪技术来研究前额叶皮层神经元的全脑投射模式，在单个神经元水平上，前额叶神经元轴突投射的规律还不清楚。尽管目前的研究表明小鼠皮层不同脑区之间存在模块和等级结构，但是对于前额叶内部连接网络的性质还有待研究。

文章图片

文章图片

图注（A）6357个前额叶单神经元在前额叶亚区的分布和全脑轴突形态。（B）神经元形态学分类。64个前额叶投射神经元亚型在前额叶亚区和皮层深浅的分布。（C）前额叶内部连接网络的模块化和等级结构。（D）前额叶投射亚型与基因亚型的关系（CT皮层丘脑神经元在PL-ORB脑区）。
通过与脑智卓越中心徐宁龙团队、华中科技大学龚辉团队、脑智卓越中心全脑介观神经联结图谱平台等多个团队合作，该研究获得161个小鼠的全脑成像数据，并从中成功重构出了6357个前额叶单神经元轴突形态（图A）。
在获得前额叶单神经元投射图谱后，研究团队利用自主开发的聚类分析方法，定量刻画比较神经元轴突形态的相似性，获得了64个投射亚型，并绘制出这些神经元亚型在前额叶亚区的分布和皮层深浅层的分布（图B）。此外，研究团队通过建立高空间分辨率的前额叶内部联接网络，发现前额叶内部联接网络具有模块化的性质和等级结构（图C）。通过与前额叶转录组数据进行关联分析，并利用逆向示踪和单分子荧光原位杂交技术后，发现单个转录组亚型对应着多个投射亚型这一重要规律（图D）。
该研究开发了在脑图谱大数据中高效重构神经元的软件FNT ，成功构建了小鼠前额叶单神经元投射图谱，发现了前额叶存在64个神经元投射亚型和前额叶内部连接存在模块和等级结构，为理解前额叶的工作机制提供了线索。其中，单个转录组亚型对应多个投射亚型这一规律，进一步突显出了单神经元投射图谱对于神经元分类的重要性。
蒲慕明院士指出，这个研究旨在研究小鼠大脑的精细结构，而只有在结构的基础上，才能更好地了解大脑的功能，从而惠及人工智能发展以及脑部疾病治疗。