发布时间：2022-04-01
大脑可以说是世界上最复杂的系统，其功能源于数量巨大和类型复杂的神经元及其复杂的神经联接网络。这些神经网络的结构和功能是什么样的？在每一次的意识与行为产生时，神经元在“暗地里”进行了怎样的操作？想探明这些问题，我们首先要拥有一张“脑内地图”——脑联接图谱。
3月31日，《Nature Neuroscience》期刊以封面文章的形式在线发表了题为《小鼠前额叶单神经元投射图谱》的研究论文，中国科学家率先重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元全脑投射图谱，建立了国际上最大的小鼠全脑介观神经联接图谱数据库。该研究不仅为深入研究高级认知功能的神经机制奠定了结构基础，也为研究全脑介观神经联接图谱提供了重要的技术支撑。
这张“地图”是怎么绘制的？看下面的视频学习一下↓
视频来源：中科院脑智卓越中心
神经元是大脑最基本的组成单元，类型丰富多样，其轴突就像森林中的藤蔓一样，盘根错节、纵横交错。
神经元通过轴突将信号长程投射到不同脑区，就像高铁系统，对大脑中的信息交流起着至关重要的作用。拥有不同投射模式的神经元往往参与不同的脑功能。
绘制高分辨率大脑联接图谱，有助于阐明大脑工作原理，是世界各国打造全球脑科学中心的重要基础。
前额叶皮层在决策、工作记忆、价值判断等高级认知功能中扮演重要角色，其结构和功能的异常会导致多种脑疾病。
为了绘制小鼠前额叶皮层单神经元水平的全脑投射图谱，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与华中科技大学合作，在国际上率先重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元的轴突形态，成功建立了国际上最大的小鼠全脑介观神经联接图谱数据库。
在太字节（TB）量级的全脑光学成像大数据中，对单神经元形态逐个进行三维重构，整个过程工作量大、极为复杂和耗时，是国际上公认的难题。为解决这一难题，中科院团队自主开发了一套国际领先的神经元形态重构软件FNT(Fast Neurite Tracer)。
团队利用自主开发的聚类分析方法，定量刻画神经元轴突形态的相似性，首次发现小鼠前额叶皮层中存在64类神经元投射亚型。团队绘制出64个神经元投射亚型在前额叶亚区和皮层深浅层的空间分布规律。
研究发现前额叶内部连接网络具有模块化的性质和等级结构。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多个投射亚型这一重要规律。
2022年3月31日23点，该成果以封面文章的形式发表于《Nature Neuroscience》。
该研究为深入解析脑功能、脑疾病提供了精准的导航地图，为新型类脑智能系统的设计提供了重要参考。
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