【科技前沿】

　　大腦由哪些細胞組成、這些細胞的空間分布有什么規(guī)律，是腦科學(xué)的基本問題。7月12日，中國科學(xué)家在國際期刊《細胞》在線發(fā)表了題為《單細胞空間轉(zhuǎn)錄組揭示獼猴大腦皮層的細胞類型組成及分布規(guī)律》的研究論文，發(fā)布了獼猴大腦皮層單細胞空間分布圖譜，為進一步研究各類神經(jīng)元之間的連接提供了分子細胞基礎(chǔ)。

　　此項研究成果由中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）與華大生命科學(xué)研究院、臨港實驗室、上海腦科學(xué)與類腦研究中心、騰訊AI Lab、深圳國家基因庫、瑞典皇家理工學(xué)院、卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院等單位106人的科研團隊合作完成。

　　“理解人類大腦的結(jié)構(gòu)和工作原理是自然科學(xué)最具挑戰(zhàn)性的前沿問題之一，非人靈長類的全腦神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制對了解人類大腦的結(jié)構(gòu)和功能至關(guān)重要。”論文的共同第一作者、中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜研究（單細胞分型）平臺主任李超介紹，人腦的高級功能源于其數(shù)量巨大和類型復(fù)雜的神經(jīng)細胞及其復(fù)雜的神經(jīng)聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)，高精度全腦介觀神經(jīng)聯(lián)接圖譜繪制是全面闡明神經(jīng)系統(tǒng)功能、揭示大腦奧秘的必經(jīng)之路。

　　該研究利用我國自主研發(fā)的超高精度大視場空間轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)Stereo-seq，采集了3只獼猴左半腦的161張厚度為10微米切片的空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，同時利用高通量單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)DNBelab C4 snRNA-seq，成功繪制了獼猴大腦皮層的細胞類型分類樹。

　　獼猴是與人類高級認(rèn)知和社會行為最接近的模式動物，其大腦包含超過60億個神經(jīng)元，根據(jù)它們的分子、形態(tài)或生理特征及其空間分布規(guī)律，可以將其分為數(shù)百種細胞類型，分布在數(shù)百個不同的腦區(qū)中。揭秘獼猴大腦皮層中的細胞組成、細胞空間分布規(guī)律，對于闡明靈長類大腦的組織規(guī)律至關(guān)重要。

　　團隊發(fā)現(xiàn)，大量興奮性神經(jīng)元、抑制性神經(jīng)元以及非神經(jīng)元細胞在大腦皮層中的分布呈現(xiàn)明顯的各層面及各腦區(qū)的特異性。更為有趣的是，視覺和軀體感覺系統(tǒng)的細胞類型組成與腦區(qū)層級組織之間存在顯著的相關(guān)性，處于相同層級的腦區(qū)往往具有類似的細胞類型組成，揭示了細胞類型組成和靈長類腦區(qū)層級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

　　此外，團隊通過與公開發(fā)表的人腦和鼠腦的單細胞數(shù)據(jù)進行跨物種比較，發(fā)現(xiàn)靈長類特有的分布于第四層的興奮性神經(jīng)元細胞，并且這些細胞高度表達與人類疾病相關(guān)的基因，包括FOXP2，DCC以及EPHA3等。

　　論文共同通訊作者、中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）研究員李澄宇告訴記者，此項研究將有助于相關(guān)人腦研究，譬如在抑郁癥、阿爾茨海默病等腦疾病機制與靶點的研發(fā)，了解人類智能產(chǎn)生等方面都會起到重要作用，團隊還將在腦細胞與腦結(jié)構(gòu)演化、腦功能的細胞分子機制等領(lǐng)域繼續(xù)團隊攻關(guān)，推動中國在這些領(lǐng)域持續(xù)產(chǎn)生原創(chuàng)性、引領(lǐng)性成果。

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