1微米分辨率小鼠三維腦圖譜解鎖大腦奧秘的關(guān)鍵工具

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2025-07-04 08:42:38 光明網(wǎng)

中國(guó)科學(xué)院院士、海南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授駱清銘團(tuán)隊(duì)成功繪制出了小鼠三維腦區(qū)和立體定位圖譜。這項(xiàng)研究成果以1微米的各向同性分辨率實(shí)現(xiàn)了腦圖譜的精確測(cè)繪，為解開(kāi)腦科學(xué)的奧秘提供了關(guān)鍵工具。該研究成果已在《自然》雜志上發(fā)表。

傳統(tǒng)的腦圖譜通常呈現(xiàn)為模糊的二維切片信息，相鄰切面之間相差數(shù)百微米，無(wú)法完整展現(xiàn)大腦神經(jīng)細(xì)胞的三維形態(tài)、大小、位置及神經(jīng)元之間的連接。這種圖譜就像一張靜止的紙質(zhì)地圖，雖能提供一些信息，卻難以為我們提供對(duì)大腦細(xì)節(jié)的全面理解。

研究團(tuán)隊(duì)基于自主研發(fā)的顯微光學(xué)切片斷層成像技術(shù)將小鼠大腦轉(zhuǎn)化為透明“水晶腦”，成功獲取了包括14000張冠狀切面、11400張矢狀切面和9000張水平切面在內(nèi)的亞微米分辨的小鼠全腦細(xì)胞構(gòu)筑圖像。這些圖像的數(shù)量都比傳統(tǒng)解剖圖譜高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，能夠清晰分辨腦內(nèi)單個(gè)細(xì)胞和組織特征。通過(guò)結(jié)合不同標(biāo)記策略所得圖像，團(tuán)隊(duì)首次構(gòu)建了各向同性1微米分辨率的三維小鼠腦參考圖譜，劃分并標(biāo)注了916個(gè)腦區(qū)的三維形貌，其中新命名腦亞區(qū)236個(gè)。

這些腦區(qū)的三維邊界連續(xù)且完整，達(dá)到無(wú)縫銜接，徹底消除了飛地和空白區(qū)域，為大腦繪制了一張超精細(xì)的“空間導(dǎo)航地圖”，每個(gè)腦區(qū)都有明確的“坐標(biāo)”和清晰的“邊界”。

此次小鼠腦圖譜的研究成果為進(jìn)一步研究哺乳動(dòng)物大腦的發(fā)育和演化提供了強(qiáng)大的研究工具與嶄新的研究思路，有望推動(dòng)該領(lǐng)域取得更多突破性進(jìn)展。此外，該成果還將助力神經(jīng)系統(tǒng)疾?。ㄈ绨柎暮Ｄ?、帕金森病等）的研究，有可能為這些疾病的早期診斷或治療干預(yù)提供新的靶點(diǎn)或生物標(biāo)志物。例如，在帕金森病治療中，科研人員可以借助該圖譜精準(zhǔn)定位病變腦區(qū)和相關(guān)神經(jīng)元，深入研究其在疾病進(jìn)程中的結(jié)構(gòu)和功能改變，為手術(shù)和干預(yù)策略提供精準(zhǔn)指導(dǎo)。在腦深部電刺激手術(shù)治療帕金森病時(shí)，醫(yī)生可以依據(jù)圖譜確定最佳電極植入位置，精準(zhǔn)調(diào)控刺激參數(shù)，讓治療更加安全有效。

(責(zé)任編輯：zx0176)

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