海馬腦區(qū)，是學習記憶的核心腦區(qū)，在空間認知和情緒處理等諸多高級腦功能中也起著非常重要的作用，是大腦內(nèi)研究最為廣泛的腦區(qū)之一。海馬神經(jīng)元在全腦范圍廣泛投射到下游目標參與不同大腦功能，因此，研究單個海馬神經(jīng)元的投射模式具有重要的科學意義。
由中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡稱“中國科學院腦智卓越中心”）與國內(nèi)多家科研單位和實驗室合作開展相關(guān)研究，建立了小鼠海馬腦區(qū)單神經(jīng)元的全腦介觀投射聯(lián)接圖譜的數(shù)據(jù)庫，并解析了海馬神經(jīng)元的空間聯(lián)接規(guī)律。這一研究成果2月2日發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》。
論文成果刊發(fā)。受訪對象供圖
中國科學院腦智卓越中心（神經(jīng)科學研究所）研究員徐春領銜的研究團隊三維重構(gòu)了上萬個小鼠海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦投射軸突形態(tài)。這些海馬神經(jīng)元的胞體覆蓋了海馬的各個亞區(qū)和海馬多維軸向的不同位置，是目前世界上最大的單神經(jīng)元全腦投射圖譜數(shù)據(jù)集。通過海馬單細胞投射圖譜的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與分析，研究團隊開創(chuàng)性地將軸突投射路徑與機器識別算法相結(jié)合，闡述了海馬神經(jīng)元前后軸的軸突投射路徑，為研究海馬投射下游腦區(qū)之間的關(guān)系提供了新的視角。同時，他們更加有效快捷地分析了小鼠海馬神經(jīng)元的341種主要投射模式的形態(tài)相似性，最終歸納總結(jié)出43種全腦投射細胞類型。
該研究將投射細胞類型與空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，鑒定了與不同投射細胞類型空間分布相關(guān)的基因，揭示了全新的海馬神經(jīng)元投射模式以及海馬體內(nèi)外靶區(qū)的協(xié)調(diào)投射規(guī)律，闡明了雙側(cè)大腦投射的新規(guī)律，擴展了領域內(nèi)的層狀理論，全面展示了胞體與軸突末梢的空間映射關(guān)系，解析了海馬神經(jīng)元胞體位置與投射模式的對應關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了海馬單細胞的空間投射規(guī)律。
“這些研究成果為研究海馬神經(jīng)元相關(guān)的功能和疾病提供了環(huán)路和分子基因的靶點”，徐春說。該研究成果為左右腦半球的信息交流和相互調(diào)節(jié)提供了新的證據(jù)，為研究海馬神經(jīng)元各種腦功能提供了翔實的投射信息參考，為海馬輸出環(huán)路功能研究提出了海馬神經(jīng)元投射模式的新方向，為海馬參與學習記憶、空間認知、導航、焦慮、應激等多種功能提供新的神經(jīng)環(huán)路理論指導。
海馬單神經(jīng)元全腦投射規(guī)律的圖示總結(jié)。陳世碩繪制
據(jù)悉，該研究構(gòu)建的小鼠海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦介觀投射圖譜數(shù)據(jù)庫已經(jīng)通過腦科學門戶網(wǎng)站公開共享。中國科學院腦科學數(shù)據(jù)與計算中心開發(fā)了集可視化、交互和分析為一體的工具，并提供數(shù)據(jù)下載服務。
海馬腦區(qū)，是學習記憶的核心腦區(qū)，在空間認知和情緒處理等諸多高級腦功能中也起著非常重要的作用，是大腦內(nèi)研究最為廣泛的腦區(qū)之一。海馬神經(jīng)元在全腦范圍廣泛投射到下游目標參與不同大腦功能，因此，研究單個海馬神經(jīng)元的投射模式具有重要的科學意義。
由中國科學院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（以下簡稱“中國科學院腦智卓越中心”）與國內(nèi)多家科研單位和實驗室合作開展相關(guān)研究，建立了小鼠海馬腦區(qū)單神經(jīng)元的全腦介觀投射聯(lián)接圖譜的數(shù)據(jù)庫，并解析了海馬神經(jīng)元的空間聯(lián)接規(guī)律。這一研究成果2月2日發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》。
論文成果刊發(fā)。受訪對象供圖
中國科學院腦智卓越中心（神經(jīng)科學研究所）研究員徐春領銜的研究團隊三維重構(gòu)了上萬個小鼠海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦投射軸突形態(tài)。這些海馬神經(jīng)元的胞體覆蓋了海馬的各個亞區(qū)和海馬多維軸向的不同位置，是目前世界上最大的單神經(jīng)元全腦投射圖譜數(shù)據(jù)集。通過海馬單細胞投射圖譜的數(shù)據(jù)庫構(gòu)建與分析，研究團隊開創(chuàng)性地將軸突投射路徑與機器識別算法相結(jié)合，闡述了海馬神經(jīng)元前后軸的軸突投射路徑，為研究海馬投射下游腦區(qū)之間的關(guān)系提供了新的視角。同時，他們更加有效快捷地分析了小鼠海馬神經(jīng)元的341種主要投射模式的形態(tài)相似性，最終歸納總結(jié)出43種全腦投射細胞類型。
該研究將投射細胞類型與空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，鑒定了與不同投射細胞類型空間分布相關(guān)的基因，揭示了全新的海馬神經(jīng)元投射模式以及海馬體內(nèi)外靶區(qū)的協(xié)調(diào)投射規(guī)律，闡明了雙側(cè)大腦投射的新規(guī)律，擴展了領域內(nèi)的層狀理論，全面展示了胞體與軸突末梢的空間映射關(guān)系，解析了海馬神經(jīng)元胞體位置與投射模式的對應關(guān)系，發(fā)現(xiàn)了海馬單細胞的空間投射規(guī)律。
“這些研究成果為研究海馬神經(jīng)元相關(guān)的功能和疾病提供了環(huán)路和分子基因的靶點”，徐春說。該研究成果為左右腦半球的信息交流和相互調(diào)節(jié)提供了新的證據(jù)，為研究海馬神經(jīng)元各種腦功能提供了翔實的投射信息參考，為海馬輸出環(huán)路功能研究提出了海馬神經(jīng)元投射模式的新方向，為海馬參與學習記憶、空間認知、導航、焦慮、應激等多種功能提供新的神經(jīng)環(huán)路理論指導。
海馬單神經(jīng)元全腦投射規(guī)律的圖示總結(jié)。陳世碩繪制
據(jù)悉，該研究構(gòu)建的小鼠海馬區(qū)單神經(jīng)元的全腦介觀投射圖譜數(shù)據(jù)庫已經(jīng)通過腦科學門戶網(wǎng)站公開共享。中國科學院腦科學數(shù)據(jù)與計算中心開發(fā)了集可視化、交互和分析為一體的工具，并提供數(shù)據(jù)下載服務。
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