由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（以下簡稱“腦智卓越中心”）領銜，華中科技大學蘇州腦空間信息研究院、海南大學、中國科學院昆明動物研究所、臨港實驗室、上海腦科學與類腦研究中心等多家單位合作完成的一項研究中，解析了海馬神經元的空間聯接規律，并建立了小鼠海馬腦區單神經元的全腦介觀投射聯接圖譜的數據庫。2月2日，相關研究論文在線發表于《科學》。
海馬在空間信息表征和導航中具有重要作用，并參與了多種不同大腦功能，海馬神經元在全腦范圍內的廣泛投射是這些大腦功能的重要基礎。由腦智卓越中心研究員徐春領銜的聯合研究團隊，三維重構了上萬個小鼠海馬區單神經元的全腦投射軸突形態，胞體覆蓋了海馬的各個亞區和多維軸向的不同位置，是目前世界上最大的單神經元全腦投射圖譜數據集。通過海馬單細胞投射圖譜的數據庫構建與分析，研究團隊開創性地將軸突投射路徑與機器識別算法相結合，闡述了海馬神經元前后軸的軸突投射路徑，為研究海馬投射下游腦區之間的關系提供了新視角，同時有效快捷地分析了小鼠海馬神經元的341種主要投射模式的形態相似性，最終歸納總結出43種全腦投射細胞類型。
該研究將投射細胞類型與空間轉錄組數據進行聯合分析，鑒定了與不同投射細胞類型空間分布相關的基因，揭示了全新的海馬神經元投射模式以及海馬體內外靶區的協調投射規律，闡明了雙側大腦投射的新規律，擴展了領域內的層狀理論，全面展示了胞體與軸突末梢的空間映射關系，解析了海馬神經元胞體位置與投射模式的對應關系，發現了海馬單細胞的空間投射規律。
研究成果為研究海馬神經元相關的功能和疾病提供了環路和分子基因的靶點，為左右腦半球的信息交流和相互調節提供了新證據，為研究海馬神經元各種腦功能提供了詳實的投射信息參考，為海馬輸出環路功能研究提出了海馬神經元投射模式的新方向，為海馬參與學習記憶、空間認知、導航、焦慮、應激等多種功能提供新的神經環路理論指導。
據了解，該研究構建的小鼠海馬區單神經元的全腦介觀投射圖譜數據庫已經通過腦科學門戶網站公開共享（https://mouse.digital-brain.cn/hipp）。中國科學院腦科學數據與計算中心開發了集可視化、交互和分析為一體的工具，并提供數據下載服務。
相關論文信息：http://doi.org/10.1126/science.adj9198
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