作者：黃海華 2022-04-01 18:38 來源：解放日?qǐng)?bào) 

　　

　　小鼠前額葉6357個(gè)單神經(jīng)元全腦投射圖譜

　　　【一道國(guó)際上公認(rèn)的難題】 

　　前額葉皮層在決策、工作記憶、注意力等高級(jí)認(rèn)知---功能中扮演重要角色，其結(jié)構(gòu)和功能異常會(huì)導(dǎo)致多種腦疾病。前額葉神經(jīng)元投射范圍很廣，幾乎覆蓋大部分腦區(qū)。已有的研究大多利用“群體神經(jīng)元”示蹤技術(shù)，但在單個(gè)神經(jīng)元水平上，前額葉神經(jīng)元軸突投射的規(guī)律還不清楚。

　　“線蟲只有300個(gè)神經(jīng)元，軸突長(zhǎng)度大概50厘米，也就兩個(gè)籃球的直徑；小鼠有1億個(gè)神經(jīng)元，軸突總長(zhǎng)度有5000公里，差不多是從中國(guó)的最西邊到最東邊的跨度。”嚴(yán)軍介紹，繪制小鼠的腦聯(lián)接圖譜是一個(gè)巨大工程，需要在太字節(jié)量級(jí)的全腦光學(xué)成像大數(shù)據(jù)中，對(duì)單神經(jīng)元形態(tài)逐個(gè)進(jìn)行三維重構(gòu)。這一過程工作量大、極為復(fù)雜和耗時(shí)，是國(guó)際上公認(rèn)的難題。

　　　【為腦疾病研究提供“金標(biāo)準(zhǔn)”數(shù)據(jù)庫(kù)】 

　　為解決這一問題，嚴(yán)軍研究組的茍凌峰博士通過數(shù)年攻關(guān)，自主開發(fā)了太字節(jié)量級(jí)的光學(xué)成像大數(shù)據(jù)神經(jīng)元追蹤及分析軟件，為研究模式動(dòng)物各腦區(qū)的神經(jīng)聯(lián)接圖譜建立了國(guó)際領(lǐng)先的研究方法和流程。

　　嚴(yán)軍研究組 

　　通過與徐寧龍團(tuán)隊(duì)、龔輝團(tuán)隊(duì)、腦智卓越中心全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜平臺(tái)等多個(gè)團(tuán)隊(duì)合作，該研究獲得161個(gè)小鼠的全腦成像數(shù)據(jù)，并從中重構(gòu)了6357個(gè)前額葉單神經(jīng)元軸突形態(tài)?！?strong>這一全腦成像的分辨率可達(dá)到頭發(fā)絲的1/200，可以連續(xù)1000個(gè)小時(shí)精準(zhǔn)成像。之前數(shù)年，全世界一共重建了3000多個(gè)單神經(jīng)元軸突分辨率的數(shù)據(jù)，我們這次重構(gòu)了6000多個(gè)?！?/strong>龔輝介紹。

　　研究團(tuán)隊(duì)利用自主開發(fā)的分析方法，獲得了64個(gè)投射亞型?！?strong>過去，我們只知道神經(jīng)元大致有3種類型，從3到64的躍升，為探尋‘前額葉腦區(qū)到底是怎么工作的’提供了重要線索，我們據(jù)此還提出了前額葉皮層可能的工作模型?！眹?yán)軍說。

　　這一研究對(duì)于腦疾病是否有新的啟發(fā)？“我們發(fā)現(xiàn)，如果患了阿爾茨海默癥，其前額葉和其他腦區(qū)的神經(jīng)元會(huì)凋亡，尤其是樹突的復(fù)雜性會(huì)減少?！饼忀x說，這項(xiàng)工作為腦疾病研究提供了一個(gè)“金標(biāo)準(zhǔn)”的數(shù)據(jù)庫(kù)，相當(dāng)于提供了一個(gè)“導(dǎo)航地圖”。

　　“這項(xiàng)研究為神經(jīng)科學(xué)界提供了不可估量的寶貴資源。”審稿人認(rèn)為，“這是一項(xiàng)工程和技術(shù)上的奇跡。” 

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