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皮质细胞类型树描述了大脑中神经元的多样性

生命之树描述了生命的进化,并试图定义物种之间的关系。同样,细胞类型树旨在将大脑中的细胞组织成组并描述它们之间的关系。

科学家们长期以来一直在思考大脑的细胞类型树是什么样的。现在,由贝勒医学院的 Andreas Tolias 博士、德国蒂宾根大学的 Philipp Berens 博士和瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡研究所的 Rickard Sandberg 博士领导的国际合作在《自然》杂志上发表了一篇文章,提供了迄今为止对大脑神经类型多样性最详细、最完整的表征之一。

利用 Patch-seq 揭示皮质细胞类型树的形状

神经科学家主要使用三个基本特征来描述神经元:它们的解剖结构,或者它们在显微镜下的样子;他们的生理机能,或者他们在受到刺激时如何反应;最近,它们表达的基因被称为转录组。

在这项研究中,研究团队使用了他们几年前开发的一种具有实验挑战性的技术,称为 Patch-seq。这项技术使他们能够收集一个大型多模式数据库,包括来自小鼠运动皮层 单细胞的遗传、解剖和生理信息。

“从同一组神经元收集所有这三个基本特征是关键,它使我们能够更深入地了解运动皮层中的神经元如何相互关联,并更清楚地了解细胞类型树的样子”,共同第一作者、贝勒托利亚斯实验室博士后研究员 Federico Scala 博士说道。

贝伦斯实验室的共同第一作者和研究科学家 Dmitry Kobak 博士描述说,虽然神经元的广泛遗传家族具有不同的解剖学和生理学特性,但在每个家族中,神经元表现出广泛的解剖学和生理学多样性。重要的是,所有三个基本神经元特征(解剖学、生理学和转录组)都是相关的,这使得团队能够找到它们之间有趣的联系。

“我们的数据支持这样一种观点,即皮质细胞类型树可能看起来更像是一棵没有大叶子的香蕉树,而不是一棵有许多小叶子的橄榄树。这种观点提供了一个更简单的模型来描述我们在大脑中发现的神经元的多样性。 “我们相信,这种更简单的观点将有助于我们更原则性地理解为什么我们的大脑中有如此多的细胞类型以及它们的用途,”布朗基金会神经科学主席兼该中心主任托利亚斯说。贝勒神经科学和人工智能中心。

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