海马脑区是大脑内研究最为广泛的脑区之一，参与了多种不同大脑功能，比如恐惧记忆、场景认知、记忆泛化、情绪焦虑和社交记忆等。时至今日，科学家对海马功能的探索已长达近一个世纪，可谓经久不衰。今天（2日），国际著名学术期刊《科学》在线发表了中国科学家团队的一项最新成果：小鼠海马单细胞全脑投射图谱。该研究解析了海马神经元的空间联接规律，并建立了目前世界上最大的小鼠海马脑区单神经元的全脑介观投射联接图谱数据库，对脑科学以及脑疾病研究提供了重要的理论基础。

（中国科学院到科学与智能技术卓越创新中心徐春研究员在做成果解读）

如果说我们探索和认知世界需要一张精确的世界地图，那么了解神秘的大脑，我们同样需要一张高精度的全脑网络联接的地图。海马区是脑科学研究当中最受关注的脑区之一，在人类大脑中，这个脑区外形酷似海洋生物海马，因而得名为海马区。海马脑区是全脑网络中的重要一环，其神经环路的异常和病变是癫痫、帕金森症、老年性痴呆症等脑疾病的重要原因之一。

以往的研究绝大部分都停留在群体神经元标记的水平，海马单神经元的多样化全脑投射模式并不清楚。中国科学院到科学与智能技术卓越创新中心徐春研究组所领衔的联合攻关团队，三维重构了上万个小鼠海马区单神经元的全脑投射轴突形态。全面展示了胞体与轴突末梢的空间映射关系，解析了海马神经元胞体位置与投射模式的对应关系，发现了海马单细胞的空间投射规律。徐春研究员将这一成果进行了形象地比喻：

 

“我们把海马的这个比较大的、复杂的脑区的结构用很精细的空间分辨率的分析手段，去解析它的连接的规律。就像是在这一层楼当中，每一间房间是不同的职能部门。当你要做一项具体的工作的时候，可能同时需要多个不同的职能部门，也就是要到不同的房间去，那请问你（如何知道）去哪些房间？我们现在的这个图谱就可以提供给大家（定位指引）。”

然而在研究中，海马神经元的多脑区广泛投射和复杂的轴突形态，给图谱分析带来了前所未有的挑战。研究团队开创性地将轴突投射路径与机器识别算法相结合，分析出海马神经元的341种主要投射模式，并归纳成43种不同的全脑投射细胞类型。

该研究产生的小鼠海马区单神经元的全脑器官投射图谱的数据库，已经通过脑科学数字脑门户网站公开共享，为更好的使单神经元的全脑投射数据被更多感兴趣的人所使用，中国科学院脑智卓越中心脑科学数据与计算中心的团队开发了集可视化交互和分析为一体网页工具，并提供数据下载和咨询等服务。徐春希望基于这一成果，更多的科学家可以展开后续脑科学探索，并为脑疾病研究提供助力：

“最终我们有希望可以探究疾病情况下，有哪一块（特定环路和投射细胞类型受到的损伤）坏掉了，那我们就能够知道“哪一间房间需要重新装修”。如果知道了这个环路上的某一个特点靶点（投射细胞类型），就可以进行精确的调控。而不是胡子眉毛一把抓，那就不会产生好的治疗效果。”值得一提的是，此次成果背后继续显现大团队、有组织科研的重要性。该研究成果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）领衔，与华中科技大学苏州脑空间信息研究院、海南大学、中国科学院昆明动物研究所、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心等多家单位的科研团队合作完成。各团队发挥各自优势参与其中。比如，经过10多年的技术迭代，由华中科技大学团队研发并持续迭代更新的荧光显微光学切片断层成像 (fMOST) 技术,是目前为止

世界上唯一能够实用化地实现全脑尺度介观分辨率绘制脑图谱的“科研利器”。此次科研团队手执fMOST画笔，为我们描绘了小鼠海马区错综复杂的神经元联接地图。    中国科学院院士、脑智卓越中心学术主任蒲慕明说，脑图谱是脑科学研究的重要基础。而大脑图谱包括细胞图谱、

联接图谱和功能图谱，解析大脑里的细胞类型及分布的是细胞图谱；这些细胞联接而形成网络，把网络绘制出来的就是联接图谱；剖析这些联接如何工作，则是功能图谱。就在半年前，同样由脑智卓越中心团队领衔的科研团队成功完成了全球第一份单细胞分辨率、迄今为止最完整的猕猴大脑皮层细胞空间分布图谱。从小鼠到非人灵长类脑图谱，中国科学家在脑科学领域的前沿探索稳步前进。“研究大脑图谱不仅可以帮助我们认识大脑疾病的机理，还能解析大脑功能原理，启发下一代类脑人工智能。”蒲慕明信心十足。

来源 上海电台李雪梅 2024年2月2日

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