中国科学家发布猕猴大脑皮层单细胞空间分布

7月12日，中国科学家发布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，研究成果在国际知名学术期刊Cell（《细胞》）刊登。该研究由腾讯AILab与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）、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、深圳国家基因库、瑞典皇家理工学院、卡罗林斯卡医学院在内的人科研联合团队合作完成。

大脑由哪些细胞组成，细胞在大脑的空间分布有什么规律，是脑科学的基本问题。将这些信息通过图谱的形式绘制出来，可以为脑科学的研究奠定基础。正如标明了城市、道路、大楼等信息的地图对人类社会的意义一样，图谱也能够告诉我们大脑中都有哪些细胞，细胞的位置在哪，跟附近的细胞有什么关系等等。

过往的脑科学研究中，一般会选择用小鼠、果蝇等动物的大脑，但这些动物大脑结构与人类相差较大。猕猴是与人类高级认知和社会行为最接近的模式动物，其大脑包含超过60亿个神经元。

在本项研究中，联合研究团队利用自主研发的超高精度大视场空间转录组测序技术Stereo-seq和高通量单细胞核转录组测序技术DNBelabC4snRNA-seq，构建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，为进一步研究神经元之间的连接提供了分子细胞基础。

据悉，在细胞类型识别部分，腾讯AILab搭建了基于荧光染色图像的细胞分割流程，识别荧光染色图像上所有细胞并确定其准确轮廓；同时开发了图像与测序数据的配准算法，实现两个不同模态数据的对齐，从而建立荧光染色图像上确定的细胞与基因测序数据的对应关系，获得每个细胞对应的基因表达。在细胞类型确定环节，腾讯AILab利用Spatial-ID确定识别到猕猴大脑皮层上的所有细胞的类型，实现了单细胞级别细胞类型空间分布图谱的构建。

通过脑图谱的绘制，可以发现细胞类型和关系，这对于确定细胞间相互作用、信息传递机制、脑区功能等难题打下了基础，此项研究将有助于相关人脑研究，譬如在抑郁症、阿尔兹海默症等脑疾病机制与靶点的研发，了解人类智能产生等方面都会起到重要作用，此外，对大脑机制的研究也将有利于启发新的人工智能算法的出现。

“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开展跨机构、跨领域合作攻关，推动中国在这些领域持续产生原创性、引领性成果。”中国科学院脑智卓越中心学术主任蒲慕明院士说。

文/北京青年报记者温婧

编辑/樊宏伟

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