科技日报讯 (记者王祝华 通讯员王一钦)11月23日,记者从海南大学获悉,由中国科学院院士骆清铭、李向宁教授、李安安教授领衔的研究团队,成功研发全脑细胞架构解析平台,并首次绘制完成小鼠全脑20种关键类型细胞的三维分布图,揭开大脑皮层与小脑的神经信号平衡机制,为脑科学研究提供统一、可靠的参考依据。该研究由海南大学联合华中科技大学展开,相关成果日前发表在《自然·通讯》上。
在哺乳动物大脑中,神经元的精准位置与排列方式,是搭建神经环路的核心,但传统研究受到技术的限制,难以精细解析整个大脑的相关情况。针对这一难题,团队结合转基因小鼠模型与荧光显微光学切片断层成像技术,获取了小鼠全脑连续亚微米级高清图像,图像清晰度与数据完整性均达到前所未有的水平。依托该平台,研究人员能清晰识别大脑内所有被标记的单个细胞,还将这些细胞精准对应到参考脑模板中,最终完成20种关键细胞的全脑三维图谱绘制。
团队创新融入生物信息学分析方法,借助高分辨率三维细胞分布图谱和大规模无监督聚类算法,把小鼠全脑分成均匀的三维网格,再归为不同类别,对应到参考脑模板后展开深入研究。这种方法在已知脑区中发现了独特的三维排列模式,说明大脑或许存在更精细的功能划分区域。此外,研究人员通过全脑尺度的信息整合分析还发现,大脑皮层整体偏向“兴奋性”神经信号,小脑则偏向“抑制性”神经信号,这一信号平衡机制,为脑疾病研究提供了全新方向。
李安安表示,该成果填补了全脑单细胞分辨率分布图谱的国际研究空白,推动脑科学研究从传统“宏观描述”升级到精准“精细解析”阶段。
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