高分辨率完整小鼠大脑三维地图集发布—图文

2020-05-09  来源:  作者:资阳新闻中心

 

 

 艾伦小鼠大脑通用坐标框架第三版

经过3年密集的数据收集和仔细绘图,制图者的工作完成了。他们绘制了复杂“地形”,包括高峰、山谷和边界,但实物只有半英寸长,重量还不及一粒软心豆粒糖:实验室老鼠的大脑。

在5月7日发表于《细胞》上的一篇论文中,美国艾伦脑科学研究所科学家描述了这一制图壮举——艾伦小鼠大脑通用坐标框架第三版(CCFv3),一个完整的、高分辨率的小鼠大脑三维地图集。研究人员表示,该框架将成为神经科学领域的一个参考。

小鼠被广泛应用于生物医学研究,其大脑包含大约1亿个细胞,每个细胞分布在数百个不同的区域。随着神经系统科学数据集变得越来越大、越来越复杂,一张通用大脑空间地图变得越来越重要。

“在过去,人们会用眼睛定义大脑的不同区域。随着越来越多数据的涌现,人工管理难以满足需要,就像我们有一个参考基因组序列一样,人们需要一个参考解剖学。”艾伦脑科学研究所的Lydia Ng说。

全脑CCFv3建立在2016年版本的基础上,后者绘制了小鼠大脑最外层的整个皮层。而且,以前版本是低分辨率的3D地图,而CCFv3的分辨率足够好,可以精确定位单个细胞的位置。

为了制作地图集,研究人员将大脑分成微小的虚拟3D块,并为每个块分配一个唯一的坐标。这一3D结构数据来自近1700个动物的平均大脑解剖结构。然后,研究小组将这些小块分配到小鼠大脑中数百个不同的已知区域,并在不同区域之间小心地画出边界。

研究人员表示,你可以把它想象成神经科学中的手机GPS。它们会告诉你所在的位置,而不需要你在纸质地图上手动搜索位置。对于包含成千上万条不同信息的数据集来说,这些共同的坐标——以及这些坐标对应的大脑地标——是至关重要的。

从历史上看,大脑地图集是用2D绘制的,从不同深度观察大脑,并将它们排列起来。但对于观察整个大脑神经元活动或细胞特征的现代神经科学研究,3D地图集能提供更好的信息。

华盛顿大学助理教授NickSteinmetz说,他们利用CCFv3分析数据,发现大脑参与视觉选择的部分比他们之前意识到的要多。“必须有大局观,CCFv3能帮助我们一起看所有的结果。”他说。

研究人员表示,未来的地图集可能会依赖于机器学习或其他形式的自动化,而不是目前版本中费力的手工管理。

相关论文信息:http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.007

 

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