6537個前額葉神經元的全腦軸突投射。中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心供圖
人民網北京4月1日電 （記者趙竹青）北京時間3月31日晚，《自然-神經科學》期刊以封面文章的形式在線發表了一項中國科學家關于小鼠大腦高分辨率神經聯接圖譜的研究。這項研究在國際介觀圖譜領域率先重構了小鼠前額葉皮層6357個單神經元全腦投射圖譜，建立了國際上最大的小鼠單神經元投射圖譜數據庫。
該篇題為《小鼠前額葉單神經元投射圖譜》的研究論文，由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、神經科學國家重點實驗室、上海腦科學與類腦研究中心嚴軍研究組、徐寧龍研究組與華中科技大學蘇州腦空間信息研究院、武漢光電國家研究中心龔輝團隊合作完成。該研究不僅為深入研究高級認知功能的神經機制奠定了結構基礎，也為研究全腦介觀神經聯結圖譜提供了重要的技術支撐。
“繪制高分辨率大腦聯接圖譜，有助于闡明大腦工作原理，是世界各國打造全球腦科學中心的重要基礎。”中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、神經科學國家重點實驗室研究員嚴軍告訴記者，神經元是大腦信息處理最基本的組成單元，類型豐富多樣，其軸突就像森林中的藤蔓一樣，盤根錯節、縱橫交錯。神經元通過軸突將信號長程投射到不同腦區，就像高鐵系統，對大腦中的信息交流起著至關重要的作用。擁有不同投射模式的神經元往往參與不同的腦功能。
以往，研究人員利用群體神經元示蹤技術，對小鼠皮層神經元的全腦投射進行了廣泛研究，發現皮層投射神經元可以分為端腦內側束神經元、錐體束神經元和皮層丘腦神經元。然而，近年研究表明，在這些傳統的神經元類型中還存在著更復雜、功能分工更精細的神經元亞型。系統地繪制大腦單神經元水平的投射圖譜，有助于發現新的神經元亞型和腦網絡的聯接規則，從而更系統全面地揭示大腦的工作原理。
此次研究在國際介觀圖譜領域率先重構了小鼠前額葉皮層6357個單神經元全腦投射圖譜，建立了國際上最大的小鼠單神經元投射圖譜數據庫。同時還首次發現小鼠前額葉皮層中存在64類神經元投射亞型，揭示了其空間分布規律，闡明了前額葉內部模塊化的聯接網絡和等級結構、神經元轉錄組亞型與投射亞型的對應關系，從而揭示了前額葉皮層內部連接和外部投射的規律，并提出了前額葉皮層可能的工作模型。
“在我看來，這項研究為神經科學界提供了不可估量的寶貴資源。”《自然-神經科學》雜志審稿人評價稱，這項研究是一項工程和技術上的奇跡，它重構了小鼠前額葉皮層中超過6000個單神經元分辨率的軸突數據。該數據不僅揭示了前額葉神經元令人驚嘆的多樣性，而且通過對它們的分析，為神經環路潛在的組織原則提供了基礎。
小鼠前額葉195個神經元的全腦投射。中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心供圖
