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?艾倫小鼠大腦通用坐標(biāo)框架第三版

經(jīng)過3年密集的數(shù)據(jù)收集和仔細(xì)繪圖，制圖者的工作完成了。他們繪制了復(fù)雜“地形”，包括高峰、山谷和邊界，但實(shí)物只有半英寸長，重量還不及一粒軟心豆粒糖：實(shí)驗(yàn)室老鼠的大腦。

在5月7日發(fā)表于《細(xì)胞》上的一篇論文中，美國艾倫腦科學(xué)研究所科學(xué)家描述了這一制圖壯舉——艾倫小鼠大腦通用坐標(biāo)框架第三版（CCFv3），一個完整的、高分辨率的小鼠大腦三維地圖集。研究人員表示，該框架將成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的一個參考。

小鼠被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究，其大腦包含大約1億個細(xì)胞，每個細(xì)胞分布在數(shù)百個不同的區(qū)域。隨著神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)集變得越來越大、越來越復(fù)雜，一張通用大腦空間地圖變得越來越重要。

“在過去，人們會用眼睛定義大腦的不同區(qū)域。隨著越來越多數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)，人工管理難以滿足需要，就像我們有一個參考基因組序列一樣，人們需要一個參考解剖學(xué)?！卑瑐惸X科學(xué)研究所的Lydia Ng說。

全腦CCFv3建立在2016年版本的基礎(chǔ)上，后者繪制了小鼠大腦最外層的整個皮層。而且，以前版本是低分辨率的3D地圖，而CCFv3的分辨率足夠好，可以精確定位單個細(xì)胞的位置。

為了制作地圖集，研究人員將大腦分成微小的虛擬3D塊，并為每個塊分配一個唯一的坐標(biāo)。這一3D結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)來自近1700個動物的平均大腦解剖結(jié)構(gòu)。然后，研究小組將這些小塊分配到小鼠大腦中數(shù)百個不同的已知區(qū)域，并在不同區(qū)域之間小心地畫出邊界。

研究人員表示，你可以把它想象成神經(jīng)科學(xué)中的手機(jī)GPS。它們會告訴你所在的位置，而不需要你在紙質(zhì)地圖上手動搜索位置。對于包含成千上萬條不同信息的數(shù)據(jù)集來說，這些共同的坐標(biāo)——以及這些坐標(biāo)對應(yīng)的大腦地標(biāo)——是至關(guān)重要的。

從歷史上看，大腦地圖集是用2D繪制的，從不同深度觀察大腦，并將它們排列起來。但對于觀察整個大腦神經(jīng)元活動或細(xì)胞特征的現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)研究，3D地圖集能提供更好的信息。

華盛頓大學(xué)助理教授NickSteinmetz說，他們利用CCFv3分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大腦參與視覺選擇的部分比他們之前意識到的要多?！氨仨氂写缶钟^，CCFv3能幫助我們一起看所有的結(jié)果?！彼f。

研究人員表示，未來的地圖集可能會依賴于機(jī)器學(xué)習(xí)或其他形式的自動化，而不是目前版本中費(fèi)力的手工管理。

相關(guān)論文信息：http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.007

來源：中國科學(xué)報