11月23日,記者從海南大學獲悉,由中國科學院院士駱清銘和李向寧、李安安領銜的研究團隊,成功研發全腦細胞架構解析平臺,并首次繪制完成小鼠全腦20種關鍵類型細胞的三維分布圖,揭開大腦皮層與小腦的神經信號平衡機制,為腦科學研究提供統一、可靠的參考依據。該研究由海南大學聯合華中科技大學展開,相關成果日前發表在《自然·通訊》上。
在哺乳動物大腦中,神經元的精準位置與排列方式,是搭建神經環路的核心,但傳統研究受到技術的限制,難以精細解析整個大腦的相關情況。針對這一難題,團隊結合轉基因小鼠模型與熒光顯微光學切片斷層成像技術,獲取了小鼠全腦連續亞微米級高清圖像,圖像清晰度與數據完整性均達到前所未有的水平。依托該平臺,研究人員能清晰識別大腦內所有被標記的單個細胞,還將這些細胞精準對應到參考腦模板中,最終完成20種關鍵細胞的全腦三維圖譜繪制。

團隊創新融入生物信息學分析方法,借助高分辨率三維細胞分布圖譜和大規模無監督聚類算法,把小鼠全腦分成均勻的三維網格,再歸為不同類別,對應到參考腦模板后展開深入研究。這種方法在已知腦區中發現了獨特的三維排列模式,說明大腦或許存在更精細的功能劃分區域。此外,研究人員通過全腦尺度的信息整合分析還發現,大腦皮層整體偏向“興奮性”神經信號,小腦則偏向“抑制性”神經信號,這一信號平衡機制,為腦疾病研究提供了全新方向。
李安安表示,該成果填補了全腦單細胞分辨率分布圖譜的國際研究空白,推動腦科學研究從傳統“宏觀描述”升級到精準“精細解析”階段。團隊搭建的研究平臺與共享數據集,將為解析神經環路、探究腦疾病發病原因、尋找潛在藥物靶點打下重要基礎,兼具顯著科學價值與臨床轉化潛力。
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