国际脑科学团队解析小鼠大脑详细图谱
国际脑科学计划-细胞普查联盟（BICCN）近日发表了迄今为止最全面详细的小鼠完整大脑细胞类型的特性描述和分类，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，也为进一步研究哺乳动物大脑的发育和演化提供了一项工具，包括不同类型细胞的组织可能如何造成神经系统疾病。这一系列研究发表于《自然》。
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，BICCN的研究提供了对整个小鼠大脑的详细调查。
在旗舰论文中，美国艾伦脑科学研究所的曾红葵与合作者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。他们提出了一个四级分类的图谱：34类、338个亚类、1201个超型、5322个细胞群。研究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了确认。
在另一篇论文中，索尔克生物学研究所的Joseph Ecker与合作者比较了人类、猕猴、狨猴和小鼠初级运动皮层的基因调控。他们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。
此次研究共含9篇论文，在同期发表的新闻观点文章中，哥伦比亚大学的Maria Antonietta Tosches表示，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。澳大利亚纽卡斯尔大学的Heather Lee也表示，相关研究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。
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
通过单核分析将数百万个细胞分成近5000种细胞类型（左），然后映射到slide-seq空间数据集上（右）。图片来自：Macosko&Chen实验室
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
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06800-3
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06805-y
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