Nature封面文章:最全面的大脑“清单”

【字体: 时间:2018年11月02日 来源:生物通

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  大脑最全面的“零件清单”,一项最新深入研究将大脑皮层细胞分为133种。

  

生物通报道:艾伦研究所的神经科学家完成了一项迄今为止最全面的大脑研究:他们将来自大脑皮质,最外层的保护层和大脑的认知中心的细胞分成了133种不同的“细胞类型”,这为理解大脑中细胞类型的完整列表迈进了重要的一步。

这一研究发现以两篇论文的形式公布在11月1日Nature杂志上。

这一发现基于艾伦研究所15年的工作,揭示了许多罕见的脑细胞类型,并为发现两种罕见神经元类型的新功能奠定了基础。

大脑是一个复杂且重要的器官,到目前为止,科学家们还很难理解哺乳动物的大脑是如何做到的。他们甚至不知道它是由什么构成的。

在其中一项最新研究中,研究人员想出了一种方法,通过分析来自近24,000只小鼠的1亿脑细胞的基因来描述这些成分,由此创建了133种细胞类型的清单。研究人员表示,由于该研究从这么多细胞中捕获了成千上万个基因的活动,并且几乎完成了视觉和运动区域的研究,因此其他区域可能会遵循类似的组织规则。

“这是迄今为止对任何物种皮层的任何区域进行的最全面,最深入的分析。我们现在可以说我们了解其零件清单的分布规则,”文章作者,Hongkui Zeng博士说,“掌握了所有这些数据后,我们就可以开始学习大脑如何组织的基本原则,从而最终了解它是如何运作的。”

在另外一篇文章中,霍华德休斯医学研究所的Janelia研究部的研究人员利用基于基因的分类和关于神经元形状的其他信息,揭示了运动中涉及的两种新型神经元。 研究人员检测了移动小鼠中这些不同神经元的活动,发现一种关于计划运动的细胞类型,另一种则用于触发运动本身。

“基因表达是获得细胞类型的一种非常有效的方式,而这正是艾伦研究所研究的核心,”Janelia的Karel Svoboda博士说道, “运动皮层研究是不同类型细胞类型分类中的第一次齐射,其中基因表达信息,结构信息和神经活动测量结合在一起,对大脑中特定细胞类型的功能作出陈述。”

最新技术检测单细胞

哺乳动物皮层被认为是控制认知功能的主要大脑区域,并且在人类中比在大多数其他哺乳动物中大得多。许多研究人员认为,了解这个复杂但有规律的大脑区域的构成将有助于我们了解是什么让哺乳动物的大脑变得特别,或者说是什么使我们的大脑成为独特的人类。

艾伦研究所的研究人员也在努力确定其他小鼠皮层的“成分列表”,虽然有很多方法可以理解是什么让一种细胞类型与另一种细胞类型不同,比如它的形状,它如何发送电信号,以及这些信号如何转化为大脑的许多功能,但是只有基因表达才有助于研究成千上万的细胞。

“只有通过最新的技术进步,我们才能测量单个细胞中这么多基因的活性,”艾伦脑科学研究所分子遗传学Bosiljka Tasic博士说,“最终,我们不仅研究基因表达,还研究许多细胞的其他特性,包括它们的功能,这是最难以定义的。”

(生物通:万纹)

原文标题:

Shared and distinct transcriptomic cell types across neocortical areas

Distinct descending motor cortex pathways and their roles in movement




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