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神经科学家推出首个全面的脑细胞图谱

当你点击阅读这个故事时,你大脑顶部的一条细胞带向你的脊椎发出信号,然后传到你的手上,告诉你食指的肌肉用恰到好处的压力按下来激活你的鼠标或轨迹板。

现在,一系列新研究表明,负责启动这一动作的大脑区域——控制运动的初级运动皮层——有多达 116 种不同类型的细胞,它们协同工作以实现这一目标。

这 17 项研究于 10 月 6 日在线发表在《自然》杂志上,是美国国立卫生研究院大脑研究通过推进创新神经技术 (BRAIN) 计划支持的一个庞大的研究人员联盟五年工作的结果,旨在确定无数大脑某一部分的不同细胞类型。这是生成整个大脑图谱的长期项目的第一步,以帮助了解我们大脑中的神经网络如何控制我们的身心,以及在出现精神和身体问题时它们如何被破坏。

“如果你认为大脑是一个极其复杂的机器,我们怎么能不先分解它并了解它的零件就理解它呢?”加州大学伯克利分校的细胞神经科学家 Helen Bateup 问道,他是分子和细胞生物学副教授,也是综合其他论文结果的旗舰论文的合著者。“任何关于大脑如何工作的手册的第一页都应该阅读:这是所有的细胞成分,这是它们的数量,这是它们的位置以及它们与谁相连。”

个别研究人员之前已经根据它们的形状、大小、电特性以及在其中表达的基因确定了数十种细胞类型。尽管许多是众所周知的细胞类型的亚型,但新研究确定了大约五倍的细胞类型。例如,释放特定神经递质的细胞,如γ-氨基丁酸 (GABA) 或谷氨酸,每个细胞都有十多种亚型,可通过基因表达和电激发模式相互区分。

虽然目前的论文仅针对运动皮层,但 BRAIN Initiative 细胞普查网络 (BICCN) 于 2017 年创建,致力于绘制整个大脑中所有不同类型的细胞,该网络由超过 1600 亿个单个细胞组成,两个都是神经元和支持细胞称为神经胶质。BRAIN 计划由时任巴拉克奥巴马于 2013 年发起。

“一旦我们定义了所有这些部分,我们就可以更上一层楼并开始了解这些部分如何协同工作,它们如何形成功能回路,最终如何产生感知和行为以及更复杂的事物,”Bateup说过。

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