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神经科学“罗塞塔石碑”来了:迄今为止最完整的大脑细胞图谱

   日期:2021-10-08     浏览:0    评论:0    
核心提示:人脑是由数百亿个神经元组成的复杂思维机器,要破译其中的奥秘,如同阅读天书。而破译的第一步,便是拥有一份大脑细胞类型的清单
 人脑是由数百亿个神经元组成的复杂思维机器,要破译其中的奥秘,如同阅读天书。而破译的第一步,便是拥有一份大脑细胞类型的清单。《科学》网站当地时间10月6日报道:一个由400多名研究人员组成的科研网络发布了迄今为止最完整的大脑细胞图谱。

该图谱还囊括了小鼠、非人灵长类动物以及人类大脑中神经元的分子、功能以及与其物理状态相关的数据。

以上结果来自国际权威《自然》杂志上最新的17篇论文。这些研究整理了大脑神经细胞的遗传特征及其形态、位置和电活动模式。研究者识别除了人脑中的100多种细胞类型。这份清单可以帮助研究人员定义受脑部疾病影响的细胞类型,识别动物模型中的相应细胞,并更好地针对这些细胞进行治疗。科学家认为,这份大脑神经细胞图谱堪比神经科学中的罗塞塔石碑(Rosetta Stone)。

这一评价非常高,因为罗塞塔石碑是人类历史上具有里程碑意义的文物,对破译埃及象形文字起到了决定性的作用。石碑记载了古埃及国王托勒密五世登基的诏书,制作于公元前196年。石碑用希腊文字、古埃及文字和当时的通俗体文字刻了同样的内容,这使得考古学家得以有机会对照各语言版本的内容后,解读出已经失传千余年的埃及象形文之意义与结构。

这一研究源起于美国国立卫生研究院(NIH)的BRAIN Initiative细胞普查网络 (BICCN) 。项目于2017年启动,耗资约2.5亿美元。BICCN支持的许多研究使用基因组测序来描述脑神经细胞类型。例如,一个细胞RNA揭示了它最近转录来制造蛋白质的一组基因——它的转录组。其他测序方法描述了细胞的表观基因组,即分布在其DNA 上的一组分子,这些分子会影响哪些基因的表达。

哈佛大学生物物理学家、BICCN研究员庄小威认为这些都是非常有力的工具,但是仅靠测序并不能说明全部问题。研究者还需要知道这些神经细胞]在大脑中的具体位置,它们的相邻细胞是什么,又是如何相互作用的。

BICCN的合作者同意先聚焦于一个区域:大脑顶部的初级运动皮层,这一区域负责协调肌肉运动。他们采用的技术可以一次捕获多个特征。例如,庄小威的实验室开发的一种方法允许研究人员对脑组织切片中的数百或数千个RNA序列进行成像,揭示细胞的转录组及其相对位置。另一种方法Patch-seq则记录脑神经细胞的电活动,对它们进行染色以显示它们的形状,然后对它们的RNA进行测序。

英国伦敦大学学院 (UCL) 研究神经遗传疾病的临床遗传学家Mina Ryten这项研究影响深远,可能会改变研究人员模拟大脑疾病的方式。BICCN数据可以帮助科学家确定哪些人脑细胞类型受特定突变的影响最大。

 
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