2025年7月2日,《自然》杂志发布一项重要研究成果,中国科学院院士、海南大学教授骆清铭等与华中科技大学、美国加州大学洛杉矶分校科研人员合作,成功绘制出小鼠三维脑区和立体定位图谱(STAM)。该图谱以1微米的各向同性分辨率实现了脑图谱的精确测绘,为解开脑科学的奥秘提供了关键工具。相关介绍如下:研究背景:脑图谱是研究大脑结构与功能的重要工具。当下,多组学研究已步入单细胞分辨率时代,迫切需要参考脑图谱具备单细胞分辨的空间定位能力。然而,传统的脑图谱通常呈现为模糊的二维切片信息,图谱相邻切面之间相差数百微米,无法完整展现大脑神经细胞的三维形态、大小、位置及神经元之间的连接,存在精度有限、信息不完整等问题。研究方法:研究团队创新运用完整小鼠脑尼氏染色和树脂固定方法,结合自主研发的显微光学切片断层成像技术(MOST),将小鼠大脑转化为透明“水晶脑”,成功获取了包括14000张冠状切面、11400张矢状切面和9000张水平切面在内的亚微米分辨的小鼠全脑细胞构筑图像。研究成果:基于海量切片数据,研究团队构建了各向同性1微米分辨率的三维小鼠脑参考图谱,精细划分并标注了916个脑区的三维形貌,其中新命名脑亚区236个。这些脑区的三维边界连续、完整,达到无缝衔接,彻底消除了飞地和空白区域。此外,团队还采用图像三维大数据分块策略和快速随机存取技术,实现了以任意角度生成1微米分辨率的脑切面图像,能对非标准解剖切面呈现精细的细胞构筑图像。重要意义:此次小鼠脑图谱的研究成果,为进一步研究哺乳动物大脑的发育和演化提供了一系列强大的研究工具与崭新的研究思路。在神经系统疾病研究中也具有关键作用,如在帕金森病治疗中,科研人员能借助该图谱精准定位病变脑区和相关神经元,深入研究其在疾病进程中的结构和功能改变,为手术和干预策略提供精准指导。为推动脑科学的开放共享,研究团队还搭建了图谱数据的可视化与共享平台,为公众提供云计算和数据下载服务,促进神经科学知识的科普和研究工作的发展。
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