迄今最大小鼠单神经元投射图谱数据集问世|脑科学_新浪科技

本报讯（见习记者江庆龄）中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员严军、工程师王晓飞、研究员徐春与复旦大学脑科学研究院研究员许晓鸿合作，发布了迄今最大的小鼠单神经元投射图谱数据集，揭示了精细的皮层内部联结和皮层下投射模式，以及皮层联结与转录组和功能数据的紧密联系。近日，相关研究成果发表于《神经元》。

在哺乳动物中，大脑皮层负责包括感觉运动转化和认知抉择等在内的高级功能。解析皮层神经元的全脑联结规律，对于揭示这些脑功能的神经机制至关重要。然而，皮层功能联结通过单个神经元实现的机制尚不清楚，且皮层神经元的结构联结与其他模态数据之间的关系也缺乏系统研究。

为回答这些问题，研究团队重构了近2万个覆盖小鼠皮层所有脑区投射神经元的轴突完整形态，并整合其他模态数据进行了系统分析。

研究团队通过全脑范围内神经元轴突形态的系统聚类，定量刻画了单神经元轴突形态的相似性，获得346个皮层神经元投射组亚型，并系统分析了这些神经元亚型的空间分布和全脑投射。

此外，研究团队将皮层划分为精细的255个皮层柱，揭示了7个皮层联结模块及其子模块，在单神经元水平发现了12个基本的轴突末梢分布模式，绘制了高精度的皮层等级分布图。

研究发现，皮层锥体束神经元到基底节脑区的投射存在多种组合模式。在初级感觉皮层，皮层-丘脑神经元和PT神经元都能投射到初级和高级丘脑核团。由此，揭示了单神经元水平皮层投射的复杂性，修正了传统的皮层神经元投射模型。

多模态数据整合分析结果显示，结构联结强的两个皮层脑区，钙信号也趋于同步，皮层内部结构联结的梯度及其功能联结的梯度整体上有着相似的空间分布。研究团队进一步发现了一系列与皮层等级相关的转录组类型和基因，且皮层等级与神经元发放频率存在负相关，提示高等级脑区的神经元更多地参与信息的整合。