海南大學(xué)和華中科技大學(xué)科研團(tuán)隊繪制“腦部樂高圖譜”

中國教育報-中國教育新聞網(wǎng)訊（特約通訊員 金浩田）近日，中國科學(xué)院院士、海南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授駱清銘團(tuán)隊在《自然》（Nature）雜志發(fā)表題為“A mouse brain stereotaxic topographic atlas with isotropic 1-μm resolution”的研究論文，該項研究對于理解大腦正常功能，以及在疾病狀態(tài)下功能失調(diào)的機(jī)制，都具有重要價值，也為后續(xù)在生理、病理、藥理、毒理等諸多應(yīng)用研究領(lǐng)域的探索，提供了研究基礎(chǔ)、便利工具。

在研究中，海南大學(xué)和華中科技大學(xué)科研團(tuán)隊成功繪制出小鼠三維腦區(qū)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(xiàn)了腦圖譜的精確測繪，為解開腦科學(xué)的奧秘提供了關(guān)鍵工具。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)的腦圖譜通常呈現(xiàn)為模糊的二維切片信息，圖譜相鄰切面之間相差數(shù)百微米，無法完整展現(xiàn)大腦神經(jīng)細(xì)胞的三維形態(tài)、大小、位置及神經(jīng)元之間的連接。這種圖譜就像一張靜止的紙質(zhì)地圖，雖能提供一些信息，卻難以為我們提供對大腦細(xì)節(jié)的全面理解。研究團(tuán)隊基于自主研發(fā)的顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)將小鼠大腦轉(zhuǎn)化為透明“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(nèi)的亞微米分辨的小鼠全腦細(xì)胞構(gòu)筑圖像。

三個標(biāo)準(zhǔn)解剖方位斷面圖像的數(shù)量都比傳統(tǒng)解剖圖譜高2個數(shù)量級，均能清晰分辨腦內(nèi)單個細(xì)胞和組織特征。通過結(jié)合細(xì)胞構(gòu)筑、免疫組化、原位雜交、神經(jīng)環(huán)路以及特定基因型神經(jīng)元分布等不同標(biāo)記策略所得圖像，團(tuán)隊首次構(gòu)建了各向同性1微米分辨率的三維小鼠腦參考圖譜，劃分并標(biāo)注了916個腦區(qū)的三維形貌，其中新命名腦亞區(qū)236個。 這些腦區(qū)的三維邊界連續(xù)、完整，達(dá)到無縫銜接，徹底消除了飛地和空白區(qū)域。這就為大腦繪制了一張超精細(xì)的“空間導(dǎo)航地圖”，每個腦區(qū)都有明確的“坐標(biāo)”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：“該研究為在單細(xì)胞水平研究大腦提供了一個強(qiáng)有力的神經(jīng)信息學(xué)工具，達(dá)成了一項極具意義的重大成就”。