利用基因来了解大脑的组成部分

发布时间：2023-10-16 09:59:24 栏目：生活

导读 了解大脑的细胞组成部分，包括细胞类型的数量和多样性，是了解大脑功能的基本步骤。艾伦脑科学研究所的研究人员基于单细胞基因表达对小鼠视...

了解大脑的细胞组成部分，包括细胞类型的数量和多样性，是了解大脑功能的基本步骤。艾伦脑科学研究所的研究人员基于单细胞基因表达对小鼠视觉皮层中的细胞进行了详细的分类，在迄今为止发表的以基因表达为特征的最大的个体成年皮层神经元集合中识别出了 49 种不同的细胞类型。这项研究本月在线发表在《自然神经科学》杂志上。



“研究任何系统都需要知道该系统是由什么组成的，”艾伦脑科学研究所助理研究员 Bosiljka Tasic 博士说。“有很多方法可以定义大脑的细胞构建模块。我们的方法是观察小鼠视觉皮层单个细胞中表达的所有基因，并使用该信息对细胞进行分类。”

研究小组开发了一种从成年小鼠大脑中分离单个细胞的技术，然后从这些单个细胞中获得了全基因组基因表达数据。每个细胞表达数千个基因，使得细胞分类问题成为一项巨大的计算任务。

“最初，对细胞进行分类的问题就像在中对彩虹糖进行分类一样，”艾伦脑科学研究所的二级科学家维拉斯·梅农 (Vilas Menon) 说。“通过单细胞基因表达数据，我们获得了相当于颜色或类型的信息，但我们仍然必须从大规模数据集中提取它。最终，我们想弄清楚一个细胞中有多少种类型。公正的、数据驱动的方式。”

Tasic、Menon 和他们的团队使用计算降维技术，将具有相似表达模式的基因折叠成基因集。当通过在这个低维空间中聚类分析单细胞时，根据它们表达的基因的独特组合出现了 49 个不同的组，包括 42 种神经元细胞类型和 7 种非神经元类型。

“我们的人类皮层产生了我们独特的思想和感知，”艾伦脑科学研究所所长兼首席科学官克里斯托夫·科赫博士说。“对大脑这个区域的细胞类型进行这种客观分析是我们需要的基本了解，并为观察小鼠大脑的其他区域以及人类大脑提供了基线。”

这种单细胞分析方法的数据与艾伦大脑图谱一致并补充：艾伦大脑图谱是小鼠大脑的全脑基因表达图谱。