神奇！小鼠大脑的3D图谱竟然是这样

艾伦鼠脑共同协调框架(CCFv3)是一个完整的、高分辨率的基于双光子断层成像技术的鼠脑三维图谱。

经过三年的数据收集和绘图，绘图工作已经完成。

照片摄于艾伦脑科学研究所

在如此复杂的图形中，包括所有的峰、谷和边界，这个物体实际上只有半英寸长，甚至比果冻还轻。

在2020年5月7日发表在《细胞》杂志上的一项研究中，艾伦研究所完成了这一测绘壮举——艾伦老鼠大脑共同协调框架(CCFV3)的第三版，一个完整的、高分辨率的老鼠大脑3D图谱。

起草者说，该框架旨在成为神经科学的参考点。老鼠被广泛用于生物医学研究。他们的大脑包含大约1亿个细胞，每个细胞跨越数百个不同的区域。随着神经科学数据集变得越来越大、越来越复杂，一个共同的大脑基本空间图变得越来越重要。它可以在一个公共的3D空间中精确地关联许多不同类型的数据。

你可以把它想象成手机中全球定位系统的神经科学。全球定位系统(新的大脑地图)会告诉你位置，而不是根据你周围看到的情况手动搜索纸质地图。由于数据集包含数千或数百万条不同的信息，这组公共坐标以及为它们找到相应的大脑坐标至关重要。

“过去，人们用眼睛来定义大脑的不同区域。随着越来越多的数据，人工管理不再适用，”艾伦脑科学技术研究所高级主任莉迪亚·吴说。

促进全脑的研究

全脑CCFv3是基于2016年发布的大脑部分，它描绘了老鼠的整个皮层，即大脑的最外层。以前的图谱分辨率较低，而CCFv3分辨率足够高，可以准确定位单个细胞的位置。最新的全脑图谱已经公开，几个神经科学小组已经投入使用。

CCFv3的角度视图。高分辨率地图集根据各种数据将老鼠的大脑分成不同的区域。

照片摄于艾伦脑科学研究所

尼克·斯坦梅茨博士是华盛顿大学的助理教授和艾伦脑科学研究所的副教授，他最近在一项研究中使用了该图谱，该研究观察了老鼠在实验室测试中选择不同图像时的神经元活动。这项研究使用了一个微小的电子探针，可以同时捕捉几个不同大脑区域的数百个神经元的活动。

当他们分析这些数据时，他们发现大脑中参与视觉选择的部分明显比之前意识到的要多。他们必须从整体情况出发，使用CCFv3来获得最终结果。

斯坦梅茨说:“这张地图是非常必要的资源，它使我们能够在整个大脑层面进行研究。当你需要记录你大脑中的数百个位置时，你需要引入一个新的调查尺度。你必须站在一个更高的角度，而CCF使这成为可能。”

不断增长的地图集

为了制作这张地图，研究人员将大脑分成称为体素的微小虚拟三维块，并给每个块分配一个独特的坐标。这些输入三维结构的数据来自近1700种不同动物的大脑解剖数据。该团队将每个体素分配给老鼠大脑中数百个不同的已知区域，并在不同区域之间画出边界。

以前的脑地图是以二维方式绘制的，并排列在不同深度的脑切片中。对于某些类型的数据，这种大脑映射就足够了。然而，对于现代神经科学研究，3D图谱可以提供更有效的帮助来观察整个大脑中的神经元活动或细胞特征。

“正如我们现在所知，地图集应该是一个不断发展的资源。随着我们对大脑了解的越来越多，我们需要更新它，”哈里斯说。"自动公正地建立地图集是该领域未来的发展方向. "

《科技日报》编译的蝌蚪员工