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科技日?qǐng)?bào)訊 （記者王祝華 通訊員王一欽）11月23日，記者從海南大學(xué)獲悉，由中國(guó)科學(xué)院院士駱清銘、李向?qū)幗淌?、李安安教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)，成功研發(fā)全腦細(xì)胞架構(gòu)解析平臺(tái)，并首次繪制完成小鼠全腦20種關(guān)鍵類型細(xì)胞的三維分布圖，揭開(kāi)大腦皮層與小腦的神經(jīng)信號(hào)平衡機(jī)制，為腦科學(xué)研究提供統(tǒng)一、可靠的參考依據(jù)。該研究由海南大學(xué)聯(lián)合華中科技大學(xué)展開(kāi)，相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。

在哺乳動(dòng)物大腦中，神經(jīng)元的精準(zhǔn)位置與排列方式，是搭建神經(jīng)環(huán)路的核心，但傳統(tǒng)研究受到技術(shù)的限制，難以精細(xì)解析整個(gè)大腦的相關(guān)情況。針對(duì)這一難題，團(tuán)隊(duì)結(jié)合轉(zhuǎn)基因小鼠模型與熒光顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)，獲取了小鼠全腦連續(xù)亞微米級(jí)高清圖像，圖像清晰度與數(shù)據(jù)完整性均達(dá)到前所未有的水平。依托該平臺(tái)，研究人員能清晰識(shí)別大腦內(nèi)所有被標(biāo)記的單個(gè)細(xì)胞，還將這些細(xì)胞精準(zhǔn)對(duì)應(yīng)到參考腦模板中，最終完成20種關(guān)鍵細(xì)胞的全腦三維圖譜繪制。

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新融入生物信息學(xué)分析方法，借助高分辨率三維細(xì)胞分布圖譜和大規(guī)模無(wú)監(jiān)督聚類算法，把小鼠全腦分成均勻的三維網(wǎng)格，再歸為不同類別，對(duì)應(yīng)到參考腦模板后展開(kāi)深入研究。這種方法在已知腦區(qū)中發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特的三維排列模式，說(shuō)明大腦或許存在更精細(xì)的功能劃分區(qū)域。此外，研究人員通過(guò)全腦尺度的信息整合分析還發(fā)現(xiàn)，大腦皮層整體偏向“興奮性”神經(jīng)信號(hào)，小腦則偏向“抑制性”神經(jīng)信號(hào)，這一信號(hào)平衡機(jī)制，為腦疾病研究提供了全新方向。

李安安表示，該成果填補(bǔ)了全腦單細(xì)胞分辨率分布圖譜的國(guó)際研究空白，推動(dòng)腦科學(xué)研究從傳統(tǒng)“宏觀描述”升級(jí)到精準(zhǔn)“精細(xì)解析”階段。