新闻热话/中国绘猴脑3D地图 寻人类脑疾“基因”

　　左图：科研人员分析猕猴大脑皮层143个脑区中单个细胞的基因。右图：图为猕猴大脑皮层细胞类型空间分布图谱。

　　破解人类脑疾“基因”密码，真的是天方夜谭？7月12日，国际学术期刊《Cell》在线发表由中国科学家领衔绘制的猕猴大脑皮层细胞三维“地图”。通过检测逾4000万个皮层细胞，该图谱清楚描述猕猴大脑皮层中的细胞类型及其分布位置，将为阿尔兹海默病、帕金森病等人类脑疾病的研究提供新基础。作为目前最完整的灵长类脑细胞“说明书”，该研究还能为人脑功能、脑疾病、脑机接口等脑科学领域研究的基础认知提供参考，大幅加快脑科学研究进程。大公报记者 郭若溪深圳报道

　　大脑的细胞组成及其空间分布规律是脑科学的基本问题，其重要性类似于人类基因组计划完成的DNA碱基序列。中国科学院院士、脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明表示，人脑是比较难获得完整的组织做这样的分析，最靠近人脑的动物就是猕猴，把猕猴大脑的皮层上的所有细胞的种类和它们的分布描述清楚，对我们理解人的大脑有重大的意义。

　　文章共同通讯作者、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员李澄宇表示，此次研究通过对猕猴大脑皮层的143个脑区中单个细胞的基因表达及状态、空间信息进行联合分析，成功绘制出猕猴大脑皮层的细胞类型分类树，并揭示了细胞类型组成和灵长类脑区层级结构之间的关系，世界首套单细胞分辨率的猕猴大脑皮层细胞空间分布图谱诞生，为进一步研究各类神经元之间的连接提供了分子细胞基础。

　　助识别神经发育异常基因

　　中国科学院脑智卓越中心全脑介观神经联接图谱研究（单细胞分型）平台主任李超介绍，团队检测了4000多万个皮层细胞，并根据细胞的分子及空间分布规律，将它们分为264种不同的细胞类型。

　　研究表明，猕猴大脑中大量兴奋性神经元、抑制性神经元以及非神经元细胞在大脑皮层中的分布呈现明显的各层面及各脑区的特异性。基于此，团队以视觉系统和躯体感觉系统为例，展开进一步研究，发现两个系统的细胞类型组成与脑区层级组织之间存在显著的相关性。更有趣的是，处于相同层级的脑区，往往细胞类型组成类似，揭示了细胞组成和脑区结构之间的关系。

　　另外，通过与已公开发表的人脑和鼠脑的单细胞数据进行跨物种比较，团队发现了灵长类特有的、分布于第四层的兴奋性神经元细胞，这些细胞高度表达与人类疾病相关的基因，包括控制语言能力发展的基因FOXP2、神经发育异常相关基因DCC和EPHA3等。

　　“猕猴脑细胞图谱的绘制，将帮助我们更好地认识脑疾病，为未来设计疾病治疗靶点提供基础参考资源。”文章共同通讯作者、华大生命科学研究院院长徐讯认为，有望推动脑科学领域突破性进展，如在类脑智能和脑机接口中，通过更精确脑电信号采集，实现更复杂机体活动。

　　数据资源库公开共享

　　本次研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）与华大生命科学研究院、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心、腾讯人工智能实验室等单位，组成的100多位跨学科、跨领域的研究人员合作，依托中国自主研发的核心技术与大平台，以分工互补、高效协作的“大科学”科研攻关模式共同完成。研究产生了较完整的全球首套猕猴全脑皮层的单细胞以及空间转录组数据，数据资源库现已实现公开共享。