今日《细胞》重磅：最新版小鼠3D大脑图谱出炉，可精确定位单个细胞

原创学术经纬学术经纬

▎药明康德内容团队编辑

今日，顶尖学术期刊《细胞》在线发表了一项重磅研究：美国艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）的科研人员历时3年，通过密集的数据收集和精心绘制，为生物医学研究中使用最广泛的实验动物——小鼠绘制出了整个大脑的最新3D地图。小鼠的大脑包含约1亿个细胞，而在这一高分辨率地图上，可以精确定位单个细胞。研究团队希望，这项成果将为神经科学提供一个新的标准参考图集。

“参考图集是真正的多用途工具，可用于教授神经解剖学，提供通用命名法来识别脑区，对数据采集部位进行描述，并代表我们对脑结构组织的最新知识。”主要作者之一Julie Harris博士说。

“现代数字参考图集必须不断发展保持最新。”Harris博士介绍，“然而，经典的标准图集并不能在3D情况下满足细胞分辨率上的需求。因此，我们制作了一个真正的3D图集，可以作为全脑数据集的标准解剖框架。”

此次最新版的3D小鼠全脑图谱，是艾伦小鼠脑通用坐标框架（Common Coordinate Framework）的第3版，因而被命名为CCFv3，可通过https://atlas.brain-map.org/ 公开访问并获得相关使用工具。

▲CCFv3可以单细胞分辨率看清小鼠大脑的3D结构（视频来源：Allen Institute for Brain Science）

为了制作CCFv3，研究人员采用双光子断层扫描技术，总共获得了1675只年轻小鼠的大脑图像。

研究人员将大脑拆解为虚拟的3D小块（也就是“体素”），并为每个体素分配唯一的坐标，然后将所有小鼠的相应坐标数据取平均值进行处理，从而消除不同个体在大脑体积和结构上的细微差异。最终构建得到的3D全脑图谱模型以10微米体素的分辨率呈现，包含5亿多个体素。

研究作者指出，相比现有的基于磁共振成像的3D小鼠大脑参考图，CCFv3具有更高的空间分辨率。由于取得了大量小鼠的平均值，CCFv3可以用于研究在不同疾病状态下大脑立体结构的差异。此外，许多解剖学细节在任何单个小鼠大脑中不容易分辨，但在建立平均值后的大脑模型中可以清楚显现。

研究人员在CCFv3中对整个大脑做了细致的立体划分，将大脑皮质标记出43个区域，细分329个皮质下结构，以及8个脑室结构和81个纤维束。

▲不同角度下细分区域的小鼠大脑模型（图片来源：参考资料[2]）

“现在，我们正在许多大型项目中使用这一图谱作为通用的解剖学参考，包括全脑神经环路投射、单细胞重建，全面的脑细胞类型普查等。”展望未来，Harris博士说。“所有这些数据，以及我们对大脑结构的了解，将会在必要的时候带来更新的下一代3D图谱，而且很可能是以更自动化、数据驱动的新方法构建。”

参考资料

[1] Quanxin Wang et al., (2020) The Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework: A 3D Reference Atlas. Cell. Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.007

[2] A new high-resolution, 3D map of the whole mouse brain. Retrieved May 8, 2020, from https://alleninstitute.org/what-we-do/brain-science/news-press/articles/new-high-resolution-3d-map-whole-mouse-brain

本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系wuxi_media@wuxiapptec.com。

新冠病毒专题

癌症突破

智慧之光

继续滑动看下一个