发布时间：2022-04-02
2022-04-01 14:07:59 作者：傅文婧 来源:东方网
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。
2022年3月31日23点，《Nature Neuroscience》以封面文章的形式发表题为《小鼠前额叶单神经元投射图谱》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心严军研究组、徐宁龙研究组与华中科技大学苏州脑空间信息研究院、武汉光电国家研究中心龚辉团队合作完成。
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，中科院脑智卓越中心严军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)。
严军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。该成果也为深入解析脑功能、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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