拉霍亚-(2021年10月6日)人类大脑需要数十亿个细胞，科学家们长期以来一直在努力绘制这个复杂的神经元网余姚游戏茶苑络。现在，在索尔克大学的科学家们的带领下，美国各地的几十个研究团队已经在绘制老鼠大脑图谱方面取得了进展，这是人类大脑图谱的第一步。
作为国家健康研究所大脑倡议细胞普查网络(BICCN)的一部分，研究人员在今天的《自然》杂志特刊上报告了新的数据。结果描述了不同类型的细胞是如何在小鼠大脑中组织和连接的。
“我们的第一个目标是用老鼠的大脑作为一个模型，来真正了解大脑中细胞的多样性和它们是如何被调节的，”索尔克教授和霍华德·休斯医学研究所研究员、BICCN联合主任约瑟夫·埃克说。“一旦我们建立了这样做的工具，我们就可以开始研究灵长类动物和人类的大脑。”
美国国立卫生研究院大脑研究通过推进创新神经技术?(Brain)倡议是“一项大规模的努力，旨在加深对人类大脑内部运作的理解，并改善我们治疗、预防和治愈大脑疾病的方式。”自2014年获得初始资金以来，“大脑计划”已经获得了超过18亿美元的研究奖励。
BICCN是大脑计划的一个子集，它特别关注于创建描述哺乳动物大脑中大量细胞的大脑图谱——这是许多不同技术的特点。索尔克大学是被授予U19奖的三个机构之一，它们在BICCN生成数据的过程中扮演着核心角色。
“这不仅仅是大脑的一本电话簿，”Salk大学的副教授玛格丽塔·贝伦斯(Margarita Behrens)说，她帮助领导了新的BICCN论文。“从长远来看，要治疗大脑疾病，我们需要能够精确地研究出哪些细胞类型有问题。”
《自然八闽游》的特刊共有17篇BICCN文章，其中包括Salk研究人员共同撰写的5篇文章，描述了研究脑细胞的方法和小鼠脑细胞亚型的新特征。一些亮点包括:
DNA甲基化分析虽然特刊上的其他论文涉及到老鼠脑细胞的功能或结构，但Ecker、Behrens和他们的同事领导的工作主要集中在老鼠脑细胞的表观基因组学上。老鼠大脑中的每个细胞都含有相同的DNA序列，但是这种DNA的调节方式不同——所谓的“表观基因组”——赋予细胞独特的特性。DNA中胞嘧啶碱基上的甲基化学基团的排列(称为“胞嘧啶甲基化”)，它规定了基因何时被打开或关闭，是一种可能高度影响大脑疾病和健康的表观基因组调节形式。
在其中一篇新论文中，索尔克团队利用单细胞DNA甲基化测序分析了103,982个小鼠脑细胞。这种由Ecker实验室开发的方法，让研究人员研究脑细胞中每条DNA链上甲基化学基团的模式。
当他们将这项技术应用于从小鼠大脑45个不同区域收集的数千个细胞时，他们能够识别出161组细胞类型，每种细胞类型都根据其甲基化模式进行区分。
“在此之前，有几种方法可以根据脑细胞的位置或电活动来描述它们，”Ecker实验室的研究生、该论文的第一作者之一刘汉清(音)说。“我们真的扩展了细胞类型的定义，并使用表观基因组学定义了数百种潜在的细胞类型。”
研究小组继续表明，甲基化模式可以用来预测大脑中任何给定细胞的来源——不仅仅是在广阔的区域内，而是在一个区域内的特定细胞层内。这意味着，最终，药物可以通过针对细胞独特的表观基因组学，开发出只对小组细胞起作用的药免费信息发布网站大全物。
神经元的目标模式在另一篇由Ecker和Salk教授Edward Callaway共同撰写的论文中，研究人员研究了DNA甲基化和神经连接之间的联系。该团队开发了一种新方法，将连接大脑各区域的细胞分离出来，然后研究它们的甲基化。他们在11,827个个体的老鼠神经元上使用了这种方法，这些神经元都是从老鼠的皮层向外延伸的。他们发现，细胞中甲基化的模式与细胞的投射(目的)模式有关。例如，从运动皮层到纹状体的神经元，与连接初级视觉皮层和丘脑的神经元有着截然不同的表观基因组学。
“神经元并不是孤立地发挥作用，它们是通过相互交流来发挥作用的，所以了解这些连接是如何建立的，以及它们是如何工作的，对于了解大脑真的是非常基础的。”这篇论文的第一作者之一是索尔克大学的博士后朱竹·张(音译)，他和研究生周景田(音译)都是埃克实验室的成员。
研究人员说，关于小鼠脑细胞的新数据只是构建完整小鼠大脑图谱的第一步，更不用说人类大脑了。但了解细胞类型的差异对未来的研究和未来的大脑治疗是至关重要的。
“在这些基础研究中，我们描述的是大脑的‘部件列表’，”Callaway说。“有了这个部件列表是革命性的，将为研究大脑打开一套全新的机会。”