研究进展

新闻类别:研究进展
2017-11-16

脑空间信息研究团队在特定类型神经元脑图谱研究方面取得新进展

2017年7月25日,《神经解剖学前沿》(Frontiers in Neuroanatomy)期刊刊发武汉光电国家实验室脑空间信息研究团队在特定类型神经元脑图谱研究方面最新成果,论文标题为《小鼠CRH神经元全脑空间分布的定量化分析》(A Quantitative Analysis of the Distribution of CRH Neurons in Whole Mouse Brain),博士生彭杰为论文的第一作者,共同作者有龙犇、袁菁、彭雪、倪鸿、李向宁、龚辉、骆清铭和李安安。该论文见刊以来,引起了神经科学领域研究者们广泛的关注,目前已有超过1500人次下载,并被该期刊列为重点推荐文章

神经环路是大脑复杂功能实现的结构基础,由海量的神经元构成,据统计,人脑中的神经元数量接近1000亿。神经元在大脑活动中各司其职,依据神经元合成的神经递质、表达的特异分子等特征被划分为不同的类别。已有研究表明,同种类型的神经元具有相类似的连接和功能,特定类型神经元功能异常也与某些脑疾病发生密切相关。近年来,欧盟和美国纷纷提出了规模庞大的“脑计划”,旨在探索脑功能的秘密和解决脑疾病的治疗问题,其中,不同类型神经元在全脑是如何分布既是神经科学的基础性问题,美国脑计划的第一个研究目标。但是,过去对特定类型神经元分布和定量统计的研究工作受到研究手段的限制,只在局部区域,或者只是获得定性描述的结果。骆清铭领导的脑空间信息研究团队最近在全脑成像和全脑神经元识别定位技术的突破使得定量分析全脑特定类型神经元分布成为可能,特别是轴向分辨率高达1微米的三维成像平台-全脑定位系统(Brain-wide Position System, BPS)的研发为绘制特定类型神经元分布图谱提供了强有力的支撑。

经十余年的努力,骆清铭团队构建了全脑特定类型神经元分布和统计分析研究平台,首次定量地给出了促甲肾上腺激素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)神经元在小鼠全脑140多个脑区、核团的定量和定位分布结果,相比于过往研究,该结果在研究尺度和精度上都有重大突破。CRH本质上是一种具有神经递质和内分泌特性的蛋白质,在人的情绪活动响应和下丘脑-垂体-肾上腺轴的响应中起着重要作用,同时也与药物成瘾和抑郁症密切相关,本成果将为相关脑功能和疾病的研究提供关键解剖学依据。



文章配图:CRH-IRES-Cre;Ai3小鼠CRH神经元在全脑范围内的定量统计分析

据该团队介绍,有关特定类型神经元分布和特征分析的项目是脑空间信息学(Brain-spatial information science, Brainsmatics)研究的一部分,目标是绘制出各种类型神经元的全脑分布图谱,CRH神经元的研究只是这个宏大研究项目的初始内容。此外,这类基础性的脑图谱、脑数据库的构建也是即将启动的“中国脑计划”中的重要目标之一。该研究得到了国家自然科学基金创新研究群体科学基金(No. 61421064),国家自然科学基金(Nos. 91432105, 91432116),国家重大科学仪器与设备开发专项(No. 2012YQ030260)和华中科技大学自主创新基金(No. 2015XJGH004)的资助。