启动绘制小鼠和猕猴大脑连接图的项目

整个哺乳动物大脑中所有连接的完整图谱可能就在眼前。艾伦研究所的研究人员刚刚启动了三个新项目，以构建小鼠和猕猴大脑部分神经元连接的大型详细图谱，着眼于将来创建这些动物大脑的完整接线图。这些项目由国立卫生研究院的大脑研究推进创新神经技术® (BRAIN) 计划资助。

艾伦研究所的研究团队将利用这笔资金：

使用电子显微镜绘制 10mm 3小鼠大脑的精细结构和连接图;

应用称为BARseq和BRICseq的新型尖端技术来追踪猕猴大脑中数十万个神经元的远程连接;和

扩大通过3D 形状、电特性和基因表达来表征脑细胞类型的技术，以更好地了解整个小鼠大脑中不同类型细胞之间的连接性。

项目1：增强透射电子显微镜技术以可视化小鼠大脑的脑细胞形状和细胞间连接网络[1]

研究人员的目标是扩展和优化透射电子显微镜(TEM)管道。我们的目标是使用该管道以 120 纳米分辨率对小鼠大脑的整个半球和 皮质基底神经节丘脑环(高达 10 mm 3)进行非常精细的细节成像，以更好地了解小鼠大脑的功能。然后研究人员将评估这项技术是否可以用于对整个小鼠大脑进行成像——这是一项重大成就，可以为全球神经科学提供有价值的路线图。

透射电子显微镜 (TEM) 是一种将电子束发射穿过组织样本以创建极其详细的图像的技术。“在过去的几年里，人们越来越清楚地看到，大脑的大多数计算实际上都在发生，不是在孤立的区域，而是在整个大脑的分布式网络中;因此，如果我们真的要了解这些类型的计算是如何工作的，我们需要看到整个网络，这意味着我们需要看到整个大脑的连接。”艾伦研究所。

副研究员Nuno da Costa博士指出，这对更广泛的科学界的潜在影响是巨大的：“将其视为每条道路、每栋房屋和每扇门的&luo;谷歌地图&ruo;。如果做得好，这将是一项永远持续的贡献。”

项目 2：使用条形码连接组学绘制脑细胞如何相互连接[2]

在这个项目中，科学家将通过追踪轴突和树突伸出并连接其他脑细胞时形成的蜿蜒路径来绘制全脑连接图。将它们想象成脑细胞的长臂和手指，从细胞体辐射出来，延伸到整个大脑的其他细胞以创建网络。研究人员将使用一种名为BARseq的创新技术来追踪这些复杂的路径，BARseq 代表通过测序解析的条形码解剖结构。

它的工作原理是用独特的 RNA 条形码标记每个细胞，使其在细胞群中脱颖而出。通过“连接每个条形码之间的点”，您可以追踪脑细胞(即轴突和树突)延伸的位置和距离。

它比其他技术更快、更高效，并且可以轻松与其他数据结合。“我们实际上可以在几年而不是 100 年的时间内绘制出整个猕猴大脑的图谱。这是主要动机，”艾伦研究所助理研究员陈晓银博士说。

项目 3：增强 Patch-seq 流程以产生更多数据、更快的结果，并链接不同的数据集以揭示整个小鼠大脑的形式和功能[3]

开发将基因定义的细胞类型与全脑电路图联系起来以了解大脑功能的工具至关重要。在这个项目中，研究人员将致力于通过扩展和共享技术来连接遗传和电路数据集，这些技术测量整个小鼠大脑中两个数据集共有的特征。

具体来说，该项目旨在增强艾伦研究所 使用 Patch-seq 方法生成多维数据的能力，并通过自动化、机器视觉建模和先进计算技术从全脑图像中捕获神经元的完整结构。该项目的另一个主要目标是与更广泛的研究人员社区分享 他们开发的工具，以便该领域的专家能够为表征整个小鼠大脑的细胞类型和电路做出贡献。

“我们正在使用更复杂的基于机器学习的方法，您可以创建这些深度神经网络，使形态描述与转录组学、连接组数据和远程投影数据保持一致，”Staci Sorensen博士说.D.，艾伦研究所神经解剖学副主任。“到目前为止，我们对所获得的结果感到非常兴奋。我认为它在细胞亚类水平上尤其有效。”

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