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神經(jīng)科學(xué)“羅塞塔石碑”來了：迄今為止最完整的大腦細(xì)胞圖譜

時間 :2021-10-08 08:56:09   

　　神經(jīng)科學(xué)“羅塞塔石碑”來了：迄今為止最完整的大腦細(xì)胞圖譜

　　人腦是由數(shù)百億個神經(jīng)元組成的復(fù)雜思維機器，要破譯其中的奧秘，如同閱讀天書。而破譯的第一步，便是擁有一份大腦細(xì)胞類型的清單?！犊茖W(xué)》網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r間10月6日報道：一個由400多名研究人員組成的科研網(wǎng)絡(luò)發(fā)布了迄今為止最完整的大腦細(xì)胞圖譜。

　　該圖譜還囊括了小鼠、非人靈長類動物以及人類大腦中神經(jīng)元的分子、功能以及與其物理狀態(tài)相關(guān)的數(shù)據(jù)。

　　以上結(jié)果來自國際權(quán)威《自然》雜志上最新的17篇論文。這些研究整理了大腦神經(jīng)細(xì)胞的遺傳特征及其形態(tài)、位置和電活動模式。研究者識別除了人腦中的100多種細(xì)胞類型。這份清單可以幫助研究人員定義受腦部疾病影響的細(xì)胞類型，識別動物模型中的相應(yīng)細(xì)胞，并更好地針對這些細(xì)胞進(jìn)行治療?？茖W(xué)家認(rèn)為，這份大腦神經(jīng)細(xì)胞圖譜堪比神經(jīng)科學(xué)中的羅塞塔石碑(Rosetta Stone)。

　　這一評價非常高，因為羅塞塔石碑是人類歷史上具有里程碑意義的文物，對破譯埃及象形文字起到了決定性的作用。石碑記載了古埃及國王托勒密五世登基的詔書，制作于公元前196年。石碑用希臘文字、古埃及文字和當(dāng)時的通俗體文字刻了同樣的內(nèi)容，這使得考古學(xué)家得以有機會對照各語言版本的內(nèi)容后，解讀出已經(jīng)失傳千余年的埃及象形文之意義與結(jié)構(gòu)。

　　這一研究源起于美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)的BRAIN Initiative細(xì)胞普查網(wǎng)絡(luò) (BICCN) 。項目于2017年啟動，耗資約2.5億美元。BICCN支持的許多研究使用基因組測序來描述腦神經(jīng)細(xì)胞類型。例如，一個細(xì)胞RNA揭示了它最近轉(zhuǎn)錄來制造蛋白質(zhì)的一組基因——它的轉(zhuǎn)錄組。其他測序方法描述了細(xì)胞的表觀基因組，即分布在其DNA 上的一組分子，這些分子會影響哪些基因的表達(dá)。

　　哈佛大學(xué)生物物理學(xué)家、BICCN研究員莊小威認(rèn)為這些都是非常有力的工具，但是僅靠測序并不能說明全部問題。研究者還需要知道這些神經(jīng)細(xì)胞]在大腦中的具體位置，它們的相鄰細(xì)胞是什么，又是如何相互作用的。

　　BICCN的合作者同意先聚焦于一個區(qū)域：大腦頂部的初級運動皮層，這一區(qū)域負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)肌肉運動。他們采用的技術(shù)可以一次捕獲多個特征。例如，莊小威的實驗室開發(fā)的一種方法允許研究人員對腦組織切片中的數(shù)百或數(shù)千個RNA序列進(jìn)行成像，揭示細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組及其相對位置。另一種方法Patch-seq則記錄腦神經(jīng)細(xì)胞的電活動，對它們進(jìn)行染色以顯示它們的形狀，然后對它們的RNA進(jìn)行測序。

　　英國倫敦大學(xué)學(xué)院 (UCL) 研究神經(jīng)遺傳疾病的臨床遺傳學(xué)家Mina Ryten這項研究影響深遠(yuǎn)，可能會改變研究人員模擬大腦疾病的方式。BICCN數(shù)據(jù)可以幫助科學(xué)家確定哪些人腦細(xì)胞類型受特定突變的影響最大。

　　澎湃新聞記者 賀梨萍 【編輯:岳川】

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