美国国立卫生研究院BRAIN计划公布哺乳动物初级运动皮层的详细图谱

“多亏了这次开创性的合作，我们现在对大脑运动皮层中发现的脑细胞及其基本功能特性有了全面的了解，”NIH主任弗朗西斯·s·柯林斯(Francis S. Collins)医学博士说，“该地图集将为未来研究大脑在物种内部和跨物种的结构和功能提供一个跳板。”

人脑是一个极其复杂的器官，由大约1000亿个神经元和大致相同数量的非神经元细胞以及数万亿个神经元连接组成。虽然所有人都有相同的大脑结构，但各种环境和遗传因素决定了我们大脑的发育和功能。换句话说，每个人的大脑反映了他们独特的背景和生活经历。全面了解构成大脑的所有细胞类型、它们的特征以及它们在个体之间的差异对于理解是什么使我们成为人类至关重要。

重要的是，了解在大脑结构和功能发育中起作用的因素是了解疾病(如精神分裂症、成瘾、癫痫发作障碍和阿尔茨海默病)如何发展的重要一步。

“迫切需要开发针对大脑疾病的治疗方法。作为BICCN的一部分进行的研究将为科学家提供工具，通过基因组治疗影响思维、记忆、情绪和运动的疾病，能够精确定位细胞类型和神经网络，”国家神经疾病和中风研究所所长Walter Koroshetz医学博士说。

过去10年的科学进步使研究人员能够从分析脑细胞的物理特征转向研究细胞功能背后的分子特征。研究人员现在可以检查转录组(细胞中完整的基因读数集，其中包含制造蛋白质和其他细胞产物的指令)和表观基因组(细胞DNA的一系列化学修饰，改变了细胞遗传信息的表达方式)。为了更好地理解大脑的组成部分，技术创新现在已经扩大到可以对数千万个单个细胞进行快速、经济的分析。

这些科学进步为研究人员提供了以前所未有的细节了解大脑结构和功能的机会。2017年，BICCN将研究人员团队聚集在一起，共同努力开发人类大脑、猴子大脑和小鼠大脑中细胞类型的综合参考。BICCN的研究人员开始对哺乳动物大脑的不同细胞进行分类和绘制，就像人口普查一样，在人口普查中，人口普查员记录了个体的人口统计学和地理特征。研究人员专注于初级运动皮层，这是大脑中控制复杂运动的区域，已知在哺乳动物物种中是相似的。

在目前的一系列研究中，研究人员使用了从运动皮层中数百万个细胞中获得的单细胞转录组和表观基因组测量数据，创建了一个跨物种的、数据驱动的脑细胞类型框架。研究人员结合电生理学、形态学和电路追踪方法，对他们发现的脑细胞类型进行了表征。他们还使用了来自单细胞转录组和表观基因组分析的数据，以确定在初级运动皮层中发现的许多不同细胞类型的独特基因标记。值得注意的是，这项工作不仅仅是细胞类型的概要，因为它还确定了遗传工具，使研究人员能够精确地监测和调节特定细胞类型的神经活动。

研究人员在小鼠、猴子和人类中发现了相似的细胞类型，但基因表达上的重要差异也可能导致这三个物种处理神经信息的方式发生变化。

“通过对多种尖端技术的数据进行令人印象深刻的整合，BICCN创建了一个全面的参考，对哺乳动物初级运动皮层中发现的许多类型的细胞进行了编目和描述，描述了它们的比例、空间分布、解剖和生理特征以及分子遗传图谱。这项工作是至关重要的一步，将大大加快理解大脑的步伐。约书亚·戈登，医学博士，博士他是美国国家心理健康研究所的主任。

这些初步结果为未来深入研究哺乳动物大脑细胞的结构和功能奠定了基础。这些研究可能包括努力了解大脑是如何成熟和发展的，以及研究不同类型的细胞在复杂思维和行为的形成中所起的作用。

“如果没有众多的思想、机构和组织一起解决这个非常复杂的问题，这项重要的工作是不可能发生的，”他说安德里亚·贝克-米切纳博士他是NIH BRAIN项目的副主任。“这些研究是合作如何促进科学发展的一个例子，并为未来的努力奠定了基础，这将彻底改变我们研究大脑功能和大脑疾病的能力。”

助学金:1U24MH114827、1U19MH114831、1U19MH114821、1U01MH117072、1590 1U19MH114830、1U01MH114829、1U01MH121282、1U01MH117023、1U01MH114825、1591 1U01MH114819、1U01MH114812、1U01MH121260、1U01MH114824、1U01MH117079、1592 1U01MH116990、1U01MH114828、1R24MH117295、5R24MH114793、5R24MH114788、1593 5R24MH114815。