《Nature》视觉在大脑发育中起着关键作用

　　

科学家们早就知道，我们的大脑被组织成专门的区域，每个区域负责不同的任务。例如，视觉皮层处理我们看到的东西，而运动皮层控制运动。但是这些区域是如何形成的，以及它们的神经结构是如何不同的，仍然是一个谜。

今天(4月24日)发表在《Nature》杂志上的一项研究为大脑细胞景观提供了新的视角。艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)的研究人员使用一种名为BARseq的先进方法，对9只鼠大脑中的数百万个神经元进行了快速分类和绘制。

他们发现，虽然大脑区域共享相同类型的神经元，但这些细胞的特定组合为每个区域提供了独特的“签名”，类似于细胞身份证。

该团队进一步探索了感官输入如何影响这些细胞特征。他们发现，失去视力的鼠在视觉皮层内经历了一次重大的细胞类型重组，这模糊了与邻近区域的区别。这些变化并不局限于视觉区域，而是发生在一半的皮质区域，尽管程度较轻。

这项研究强调了感官体验在塑造和维持每个大脑区域独特的细胞身份方面的关键作用。

“BARseq让我们以前所未有的精确度看到感官输入是如何影响大脑发育的，”该研究的共同主要作者、艾伦研究所助理研究员Xiaoyin Chen博士说。“这些广泛的变化说明了视觉在塑造我们的大脑方面是多么重要，即使是在最基本的层面上。”

一个强大的新的大脑绘图工具

此前，在多个大脑中获取单细胞数据是具有挑战性的，艾伦研究所的科学家、共同主要作者Mara Rue博士说。但她说，BARseq比类似的绘图技术更便宜，更省时，使研究人员能够检查和比较多个个体的全脑分子结构。

BARseq用独特的RNA“条形码”标记单个脑细胞，以跟踪它们在大脑中的连接。这些数据与基因表达分析相结合，使科学家能够在组织切片中精确定位和识别大量神经元。

在这项研究中，研究人员使用BARseq作为一种独立的方法来快速分析完整组织样本中的基因表达。在短短三周内，研究人员绘制了来自八个大脑的900多万个细胞。

BARseq的规模和速度为科学家提供了一个强大的新工具，可以更深入地研究大脑的复杂性，Chen说。

Chen说:“BARseq让我们超越了绘制‘模型’或‘标准’大脑的样子，并开始把它作为一种工具来理解大脑是如何变化和变化的。”“有了这种吞吐量，我们现在可以以一种非常系统的方式提出这些问题，这是其他技术无法想象的。”

Chen和Rue强调BARseq方法是免费的。他们希望他们的研究能鼓励其他研究人员用它来研究大脑的组织原理，或者放大与疾病相关的细胞类型。

“这不是只有大型实验室才能做的事情，”Rue说。“我们的研究证明了BARseq允许该领域的广泛人员使用空间转录组学来回答他们自己的问题。”