我国科学家建立了世界**的小鼠脑图谱数据库

脑功能涉及大脑多个脑区、多个核团和多种类型神经元群体之间的协作。因此，在全脑尺度上绘制高分辨率的脑联接图谱、解析神经联接的结构、组织规律和功能机制，是全面理解脑工作原理的基础。

近日，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心与华中科技大学等团队合作，在《Nature Neuroscience》杂志上在线发表了题为“Single-neuron projectome of mouse prefrontal cortex”的研究论文。该研究采用荧光显微光学切片断层成像技术（fMOST）获得了161个小鼠的全脑成像数据，从中重构了小鼠前额叶皮层6357个单神经元的全脑投射图谱，建立了国际上最大的小鼠全脑介观神经联接图谱数据库。该研究还发现，小鼠前额叶皮层中存在64类神经元投射亚型，通过阐明其内部模块化的连接网络和等级结构、神经元转录组亚型与投射亚型的对应关系，揭示了前额叶皮层内部连接和外部投射规律，提出了其可能的工作模型。

大脑联接图谱是所有神经元之间结构联接的总和。绘制高分辨率的大脑联接图谱有助于阐明大脑工作原理，是世界各国打造全球脑科学中心的重要基础。但鼠脑有大约1亿个神经元，类型丰富多样，象森林中的树木一样，盘根错节、纵横交错，在大脑中进行着信息交流。中科院脑智卓越中心研究组组长严军研究员说，绘制大脑中的“森林”，过程极为复杂，是国际上公认的难题。 

严军：“把我们研究小鼠的大脑里面的所有轴突都抽提出来，把它排开，有5000公里那么长，（相当于）从中国的最西边到最东边的跨度，要把这么长的轴突理清，是一个非常巨大的工程。” 　　

为了解决这一问题，研究组通过多年攻关，自主开发了一套能够通过半自动方法，在三维空间里，快速重构神经元的一套软件系统，帮助科学家探秘大脑中的“森林”，并描绘每棵树的形态。 

严军：“这个流程目前是国际领先的，包含对小鼠全脑的神经元（进行）标记，对大数据的压缩分解，（半）自动追踪，3D重构，最后统一配准到一个标准的脑图谱里面。” 

基于此，严军团队决定聚焦小鼠大脑的前额叶皮层。后者在决策、工作记忆、注意力等高级认知功能中扮演重要角色，其结构和功能的异常会导致多种脑疾病。通过与脑智卓越中心徐宁龙团队、华中科技大学龚辉团队、脑智卓越中心全脑介观神经联接图谱平台等多个团队合作，研究获得了161个小鼠的全脑成像数据，并重构出了6357个前额叶单神经元全脑投射图谱。中科院脑智卓越中心副主任孙衍刚研究员说，小鼠介观神经联接图谱计划分三期完成。 

孙衍刚：“第1期目标就是今天发布的成果。第2期是针对海马（区），海马是在空间、记忆、导航、情绪等方面非常重要的一个结构。第3期是在下丘脑，跟我们的本能行为，比如摄食、体温控制（有关），是一个非常重要的中枢。” 

除了小鼠，斑马鱼和猕猴全脑介观图谱绘制工作也在同步推进，并将组成具有全球影响力的多维度的全脑神经联接图谱数据库，推动我国脑科学发展。 

综上，该研究不仅为深入研究高级认知功能的神经机制奠定了结构基础，也为研究全脑介观神经联接图谱提供了重要的技术支撑，对脑科学与类脑研究具有里程碑意义。