猕猴大脑皮层单细胞空间分布图谱发布

侯树文 科技日报记者 王春

由860亿个神经元组成的人类大脑，就像一座结构精巧的迷宫。为了绘制出这座迷宫的地图，脑科学家们将目光聚焦在猕猴——这种与人类最接近的灵长类模式动物上，它的大脑包含超过60亿个神经元。

7月12日23时，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）联合华大生命科学研究院、临港实验室等单位绘制的猕猴大脑皮层单细胞空间分布图谱揭开神秘面纱，相关研究成果在线发表于国际学术期刊《细胞》上。该研究产生了较为完整的、世界首套猕猴全脑皮层三维单细胞空间分布图谱以及空间转录组数据，成功绘制了猕猴大脑皮层的细胞类型分类树，揭示了细胞类型组成和灵长类脑区层级结构分布之间的关系。

大脑由哪些细胞组成，这些细胞的空间分布有什么规律，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。

但是理解大脑又是非常困难的。“这是因为大脑细胞的结构和功能具有相当强的多样性，细胞类型可以被细胞形态、电生理特性、神经元投射等指标定义。”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解释说，当前也正处于竞争激烈的脑细胞分型新时代。

“大脑单细胞类型的鉴定是大脑功能图谱和结构图谱的必要条件。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕明介绍，各种细胞类型鉴定给予我们一种信息：哪一类细胞有哪些特殊表达的分子，从而可以找到分子表达所需要的调控元件，通过荧光蛋白的表达对特定类型细胞进行追踪，进而可以绘制出大脑中各种细胞联结的线路图。

此次研究是猕猴脑细胞图谱的重要里程碑。李澄宇指出，揭秘猕猴大脑皮层中的细胞组成、细胞空间分布规律，对于阐明灵长类大脑的组织规律至关重要，其重要程度堪比元素周期表、世界地图、人类基因组序列的绘制。

在这张猕猴大脑皮层的单细胞分布“迷宫地图”基础上，研究团队有一系列重要发现：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。更为有趣的是，视觉和躯体感觉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，处于相同层级的脑区往往具有类似的细胞类型组成，揭示了细胞组成和脑区结构之间的关系。

未来，团队将继续在脑疾病机制与靶点研发、脑细胞与脑结构演化、脑功能的细胞分子机制等领域攻关，推动中国在这些领域持续产生原创性、引领性成果。