Science：我國科學(xué)家揭示小鼠海馬體單神經(jīng)元全腦投射原理
2024.02.27在一項(xiàng)新的研究中，來自中國科學(xué)院、華中科技大學(xué)蘇州腦空間信息研究院、海南大學(xué)和臨港實(shí)驗(yàn)室等研究機(jī)構(gòu)的研究人員報(bào)告了一個(gè)由1萬多個(gè)小鼠海馬體神經(jīng)元組成的單神經(jīng)元投射組（single-neuron projectome）的綜合數(shù)據(jù)庫，從而揭示了小鼠海馬體神經(jīng)元在細(xì)觀層次水平上的空間連接模式。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2024年2月2日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Whole-brain spatial organization of hippocampal single-neuron projectomes”。
海馬體是學(xué)習(xí)和記憶以及空間認(rèn)知和情緒處理等多種大腦功能的重要大腦區(qū)域。它是研究最為廣泛的大腦區(qū)域之一。海馬體神經(jīng)元向全腦目標(biāo)廣泛投射，因此在單神經(jīng)元水平上研究海馬體神經(jīng)元的投射模式至關(guān)重要。
這項(xiàng)新的研究以單細(xì)胞分辨率重建了小鼠海馬體中1萬多個(gè)神經(jīng)元的全腦軸突形態(tài)，這些神經(jīng)元的胞體覆蓋了不同海馬體軸線上的所有亞區(qū)和多個(gè)位置，是目前世界上最廣泛的單神經(jīng)元投射組數(shù)據(jù)庫。
這項(xiàng)新的研究采用創(chuàng)新方法：利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對軸突軌跡進(jìn)行分類，從而更有效地分析了小鼠海馬體神經(jīng)元341種投射模式的形態(tài)相似性，最終確定了43種不同的投射組細(xì)胞類型。它還整合了小鼠 CA1 區(qū)域的空間轉(zhuǎn)錄組。
基于這些分析，這項(xiàng)新的研究得以闡明海馬體神經(jīng)元沿前后軸的軸突投射途徑，并揭示了海馬體神經(jīng)元的新投射模式。它還概述了海馬體神經(jīng)元胞體位置與投射目標(biāo)之間的對應(yīng)關(guān)系，揭示了雙側(cè)投射的基本組織原理。
圖片來自Science, 2024, doi:10.1126/science.adj9198
此外，通過對投射組細(xì)胞類型和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的相關(guān)性分析，這些作者發(fā)現(xiàn)了多個(gè)基因與投射組亞型之間的空間對應(yīng)關(guān)系，為海馬體功能提供了潛在的分子和回路靶標(biāo)。
總之，這項(xiàng)新的研究為今后研究海馬體功能提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，并揭示了海馬體神經(jīng)元的胞體位置、基因表達(dá)和回路功能之間的潛在對應(yīng)關(guān)系。
這個(gè)海馬體單神經(jīng)元投影組數(shù)據(jù)庫以及海馬體縱軸和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫如今已通過數(shù)字腦CEBSIT門戶網(wǎng)站向公眾開放。
參考資料：
Shou Qiu et al. Whole-brain spatial organization of hippocampal single-neuron projectomes. Science, 2024, doi:10.1126/science.adj9198.
Whole-brain projection patterns of single neurons in mouse hippocampus unveiled
https://medicalxpress.com/news/2024-02-brain-patterns-neurons-mouse-hippocampus.html
