我研究團(tuán)隊研發(fā)出全腦細(xì)胞解析平臺
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科技日報訊 （記者王祝華 通訊員王一欽）11月23日，記者從海南大學(xué)獲悉，由中國科學(xué)院院士駱清銘、李向?qū)幗淌?、李安安教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊，成功研發(fā)全腦細(xì)胞架構(gòu)解析平臺，并首次繪制完成小鼠全腦20種關(guān)鍵類型細(xì)胞的三維分布圖，揭開大腦皮層與小腦的神經(jīng)信號平衡機制，為腦科學(xué)研究提供統(tǒng)一、可靠的參考依據(jù)。該研究由海南大學(xué)聯(lián)合華中科技大學(xué)展開，相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。
在哺乳動物大腦中，神經(jīng)元的精準(zhǔn)位置與排列方式，是搭建神經(jīng)環(huán)路的核心，但傳統(tǒng)研究受到技術(shù)的限制，難以精細(xì)解析整個大腦的相關(guān)情況。針對這一難題，團(tuán)隊結(jié)合轉(zhuǎn)基因小鼠模型與熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，獲取了小鼠全腦連續(xù)亞微米級高清圖像，圖像清晰度與數(shù)據(jù)完整性均達(dá)到前所未有的水平。依托該平臺，研究人員能清晰識別大腦內(nèi)所有被標(biāo)記的單個細(xì)胞，還將這些細(xì)胞精準(zhǔn)對應(yīng)到參考腦模板中，最終完成20種關(guān)鍵細(xì)胞的全腦三維圖譜繪制。
團(tuán)隊創(chuàng)新融入生物信息學(xué)分析方法，借助高分辨率三維細(xì)胞分布圖譜和大規(guī)模無監(jiān)督聚類算法，把小鼠全腦分成均勻的三維網(wǎng)格，再歸為不同類別，對應(yīng)到參考腦模板后展開深入研究。這種方法在已知腦區(qū)中發(fā)現(xiàn)了獨特的三維排列模式，說明大腦或許存在更精細(xì)的功能劃分區(qū)域。此外，研究人員通過全腦尺度的信息整合分析還發(fā)現(xiàn)，大腦皮層整體偏向“興奮性”神經(jīng)信號，小腦則偏向“抑制性”神經(jīng)信號，這一信號平衡機制，為腦疾病研究提供了全新方向。
李安安表示，該成果填補了全腦單細(xì)胞分辨率分布圖譜的國際研究空白，推動腦科學(xué)研究從傳統(tǒng)“宏觀描述”升級到精準(zhǔn)“精細(xì)解析”階段。
