把手放在額頭上，你可能覺得這很簡單，但這個動作卻需要大腦不同區(qū)域數(shù)以百萬計的神經(jīng)元齊心協(xié)力發(fā)出信號，以每小時200英里的速度從大腦傳送到脊髓，然后再到肌肉，從而移動你的手臂。
在細胞水平，快速運動是一個高度復雜的過程。現(xiàn)在，美國國立衛(wèi)生研究院大腦皮層運動神經(jīng)元圖譜景觀以及數(shù)據(jù)庫聯(lián)盟(BICCN)的科學家首次精確繪制了人類、老鼠和猴子大腦中控制運動區(qū)域的神經(jīng)元和其他細胞的圖譜。該結果將為繪制整個哺乳動物的大腦，以及更好地理解大腦疾病鋪平道路。
近日，《自然》發(fā)表17篇文章描述了該圖譜。
要解構由數(shù)百億神經(jīng)元組成的思考機器——大腦，研究人員需要一個“零件”清單，即大腦細胞類型庫。神經(jīng)科學家一直在努力將清單標準化?，F(xiàn)在，這個由400多名研究人員組成的聯(lián)盟，分析了從大腦參與協(xié)調(diào)運動的區(qū)域中提取出來的數(shù)百萬個細胞。
研究人員將細胞的遺傳特征及形狀、位置和電活動模式進行了對比，從而確定了人類大腦100多種細胞類型，可幫助研究人員確定受腦疾病影響的細胞類型，在動物模型中識別相應細胞，并更好地開展針對性治療。
“這個細胞圖譜就像神經(jīng)科學的羅塞塔石碑。”未參與該項目的瑞典卡羅林斯卡學院的神經(jīng)科學家Jens Hjerling-Leffler說。
要繪制該圖譜，BICCN研究員、哈佛大學生物物理學家莊小威表示，單靠測序并不能說明問題的全部，“我們還需要知道細胞在大腦中的位置，以及它們的鄰近細胞是什么、如何相互作用”。
為了有效收集信息，研究人員將注意力集中在橫跨大腦頂部的條狀組織——初級運動皮層，該區(qū)域負責協(xié)調(diào)肌肉運動。研究人員表示，目前的技術可同時捕獲多個特性。例如，莊小威實驗室開發(fā)的一種方法可以讓研究人員在腦組織切片中成像上千RNA序列，揭示細胞的轉錄組及其相對位置。
在BICCN的數(shù)據(jù)中，根據(jù)轉錄組分類的細胞共享其他特征，如位置、形狀和電活動。BICCN科學家在一篇總結該工作的論文中寫道，這一發(fā)現(xiàn)“為分子定義細胞類型提供了強有力的驗證”。
英國倫敦大學學院臨床遺傳學家Mina Ryten說，新的細胞普查可能會塑造研究人員為腦疾病建模的方式。“實際上很難預測一個基因突變會對一個人產(chǎn)生什么影響，部分原因是你沒有一個框架來理解它是在哪種細胞類型中表達的。”
BICCN的數(shù)據(jù)可幫助科學家確定哪些人類細胞類型最容易受到特定突變的影響。在創(chuàng)建部分細胞清單后，研究人員表示，仍然需要研究細胞類型在正常運作的大腦中是如何相互作用的。(唐一塵)
標簽： 論文 大腦運動皮層細胞圖譜 神經(jīng)元 細胞水平
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