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我科學家研發出全腦細胞架構解析平台

填補腦科學研究相關領域空白

2025年12月02日08:56 | 來源:光明日報222
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原標題:我科學家研發出全腦細胞架構解析平台

記者日前從海南大學獲悉,該校校長駱清銘院士團隊聯合華中科技大學,研發出全腦細胞架構解析平台,能夠獲取小鼠全腦的連續圖像,繪制出20種關鍵類型細胞的全腦三維分布圖,揭示腦區存在精細組織模式及大腦皮層與小腦的神經信號平衡機制。這一突破為全球腦科學研究提供了統一、可靠的研究參考體系,相關研究成果日前發表在國際學術期刊《自然·通訊》上。

哺乳動物大腦作為自然界最復雜的生物網絡系統,其神經元的精准定位與組織模式是構建神經環路、保障大腦正常生理功能的關鍵。然而長期以來,大腦細胞結構研究受到相關技術限制,對細胞在全腦范圍內的空間分布規律、組織模式及功能關聯性,始終缺乏系統性的認知。

針對這一瓶頸,駱清銘院士團隊成功研發了全腦細胞架構解析平台,整合轉基因小鼠模型與熒光顯微光學切片斷層成像技術,獲取了小鼠全腦的連續高分辨率圖像,達到了前所未有的清晰度和數據完整性。基於該平台,研究團隊繪制完成20種關鍵類型細胞的全腦三維分布圖,實現了對腦內所有單個標記細胞的清晰識別,並將其精准映射到參考腦模板中。

與傳統生物學依賴解剖形態觀察的研究模式不同,研究團隊創新性地融入生物信息學分析方法,借助高分辨率三維細胞分布圖譜和大規模無監督聚類算法,將小鼠全腦劃分為均勻三維網格並歸為不同簇,再將這些簇映射至參考腦模板,對海量數據進行深度挖掘。這一方法幫助研究人員在已知腦區內發現獨特的三維組織模式,提示大腦可能存在更精細的功能分區。此外,通過全腦尺度的信息學整合分析,該研究還揭示了大腦皮層整體偏向“興奮性”神經信號,小腦則偏向“抑制性”神經信號,這一平衡機制,為相關疾病研究提供了全新視角。

該研究成果不僅填補了全腦單細胞分辨率分布圖譜的國際空白,更從技術方法與理論認知兩方面推動腦科學研究從傳統的“宏觀描述”階段邁向精准化的“精細解析”階段,以創新信息學范式推動腦科學研究突破傳統生物學的局限。其構建的研究平台與形成的共享數據集,將為后續神經環路解析、腦疾病發病機制探索及潛在藥物靶點發現奠定重要基礎,具有顯著的科學價值與臨床轉化潛力。

(責編:李昉、熊旭)

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