海南大學和華中科技大學科研團隊繪製“腦部樂高圖譜”

中國教育報-中國教育新聞網訊（特約通訊員 金浩田）近日，中國科學院院士、海南大學生物醫學工程學院教授駱清銘團隊在《自然》（Nature）雜誌發表題爲“A mouse brain stereotaxic topographic atlas with isotropic 1-μm resolution”的研究論文，該項研究對於理解大腦正常功能，以及在疾病狀態下功能失調的機制，都具有重要價值，也爲後續在生理、病理、藥理、毒理等諸多應用研究領域的探索，提供了研究基礎、便利工具。

在研究中，海南大學和華中科技大學科研團隊成功繪製出小鼠三維腦區和立體定位圖譜。這項研究成果以1微米的各向同性分辨率（即在任意方向上都具有相同的清晰度）實現了腦圖譜的精確測繪，爲解開腦科學的奧秘提供了關鍵工具。

據介紹，傳統的腦圖譜通常呈現爲模糊的二維切片信息，圖譜相鄰切面之間相差數百微米，無法完整展現大腦神經細胞的三維形態、大小、位置及神經元之間的連接。這種圖譜就像一張靜止的紙質地圖，雖能提供一些信息，卻難以爲我們提供對大腦細節的全面理解。研究團隊基於自主研發的顯微光學切片斷層成像技術將小鼠大腦轉化爲透明“水晶腦”，成功獲取了包括14000張冠狀切面、11400張矢狀切面和9000張水平切面在內的亞微米分辨的小鼠全腦細胞構築圖像。

三個標準解剖方位斷面圖像的數量都比傳統解剖圖譜高2個數量級，均能清晰分辨腦內單個細胞和組織特徵。通過結合細胞構築、免疫組化、原位雜交、神經環路以及特定基因型神經元分佈等不同標記策略所得圖像，團隊首次構建了各向同性1微米分辨率的三維小鼠腦參考圖譜，劃分並標註了916個腦區的三維形貌，其中新命名腦亞區236個。 這些腦區的三維邊界連續、完整，達到無縫銜接，徹底消除了飛地和空白區域。這就爲大腦繪製了一張超精細的“空間導航地圖”，每個腦區都有明確的“座標”和清晰的“邊界”。

論文評審人、西班牙卡哈爾研究所哈維爾・德・費利佩教授評價：“該研究爲在單細胞水平研究大腦提供了一個強有力的神經信息學工具，達成了一項極具意義的重大成就”。

作者：金浩田