Cell:华人学者绘制小鼠大脑神经网络图
生物通 · 2014/02/28
2月27日,来自南加州大学的华人学者在《细胞》杂志绘制出小鼠大脑神经网络图,为有兴趣研究小鼠整个大脑皮质网络构造和功能的研究人员提供了一个宝贵的资源。


不同的大脑区域必须相互沟通才能控制复杂的思想和行为,但目前对于这些区域组织成为广阔神经元网络的机制却相对知之甚少。在发表在2月27日《细胞》(Cell)杂志上的一项新研究中,研究人员绘制出了一张小鼠全脑图谱,揭示了大脑皮质中数百条神经元通路。这一在线开放获取的交互式图像数据库:小鼠连接组项目(Human Connectome Project),为有兴趣研究整个大脑皮质网络构造和功能的研究人员提供了一个宝贵的资源。

论文的资深作者、南加州大学董宏伟(Hong-Wei Dong,音译)博士说:“这项研究是第一次综合绘制哺乳动物大脑最发达区域:大脑皮质的图谱。科学家们现在可以利用这一解剖图作为可测试框架,探索每个结构对于整个大脑功能的贡献。”

大脑皮质是指大脑最外层的神经组织结构,其在控制哺乳动物思想、情感和行为中起重要作用。尽管科学家们已经小规模地绘制出哺乳动物大脑一些特殊区域内的神经元连接图谱,由于他们是在不同的动物模型中采用各种不同的技术,他们还没有确切地理解大脑皮质组织成广阔神经元网络的机制。因此,迫切需要开展全面的、严谨及一致的研究工作,绘制涵盖整个哺乳动物大脑皮质的神经元连接。


为了解决这一需要,董宏伟和他的研究小组采用神经元示踪技术构建出了小鼠大脑皮质连接图谱。他们将在显微镜下可见的荧光分子注入到整个小鼠大脑皮质的不同区域。这些小分子沿着“细胞高速公路”运输,标记了大约600个神经元通路。研究人员采用高分辨率显微镜扫描了这些大脑区域,构建出了皮质连接的图像数据库。

当研究人员分析这些连接时,他们发现大脑皮质是一个高度组织化的网络,由八个子网络构成,它们协调活动反映动物的情感和感觉。并且,子网络之间以一种非常特殊的方式来共享这一信息。“这些研究发现挑战了流行假说:大脑皮质是一个单一的网络,在这一网络中所有一切都密集连接在一起,”董宏伟说。

接下来,研究人员可将来自这一重要哺乳动物模型系统的解剖数据与大量现有的分子遗传数据合并来鉴别神经细胞基本类型。“确定全脑的结构组织将是朝着揭示脑功能以及在神经系统疾病中功能障碍的结构基础迈出的基本且令人兴奋的一步,”董宏伟说。

查看更多
  • Neural Networks of the Mouse Neocortex

    Numerous studies have examined the neuronal inputs and outputs of many areas within the mammalian cerebral cortex, but how these areas are organized into neural networks that communicate across the entire cortex is unclear. Over 600 labeled neuronal pathways acquired from tracer injections placed across the entire mouse neocortex enabled us to generate a cortical connectivity atlas. A total of 240 intracortical connections were manually reconstructed within a common neuroanatomic framework, forming a cortico-cortical connectivity map that facilitates comparison of connections from different cortical targets. Connectivity matrices were generated to provide an overview of all intracortical connections and subnetwork clusterings. The connectivity matrices and cortical map revealed that the entire cortex is organized into four somatic sensorimotor, two medial, and two lateral subnetworks that display unique topologies and can interact through select cortical areas. Together, these data provide a resource that can be used to further investigate cortical networks and their corresponding functions.

    展开 收起
发表评论 我在frontend\modules\comment\widgets\views\文件夹下面 test