重磅:“蓝脑计划”发布首张数字3D脑细胞图谱

首张小鼠大脑每个细胞的数字3D图谱为神经科学家提供全部737个脑区中主要细胞类型、数目和位置等先前无法获得的信息,极大地加快脑科学的进展。就像“从原始卫星图像到谷歌地球”,“蓝脑细胞图谱”(the Blue Brain Cell Atlas)允许任何人对小鼠大脑中的每个区域进行可视化,并且可以利用免费下载的数据进行新的分析和建模。

“蓝脑细胞图谱”由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的“蓝脑计划”发布,并在《神经信息学前沿》发表。它将数百个全脑组织染色数据整合为一个综合性、交互式的动态在线资源,后续有了新发现可以持续更新。这张突破性的数字图谱可用于分析和进一步为特定的脑区建模,是迈向完全模拟啮齿动物大脑的重要一步。

“尽管在过去的一个世纪进行了大量研究,我们仍然只能获得4%的小鼠脑区的细胞数量——而且这些估计通常相差三倍,“ 蓝脑计划创始人兼主任Henry Markram教授表示,”这限制了我们研究和模拟大脑的努力。但是蓝脑细胞图谱解决了这个问题,并为整个小鼠大脑的全部区域给出了我们现今已有的最准确的估计。"

“了解回路的组成及其排列方式是大脑建模的基本出发点——举个例子,正如人口统计数据对于为国家建模至关重要。“主要作者,细胞图谱的创作者Csaba Erö博士解释道。

先前的大脑图谱由一堆染色脑切片的图像组成。一些显示全脑精确的细胞位置,另一些则显示特定的细胞类型;但没有一个能将这些有价值的数据转换为脑中所有细胞的数目和位置。

这革命性的一步花了五年时间完成。Erö及其同事将来自艾伦脑科学研究所(the Allen Institute for Brain Science)的成像数据与大量其他解剖学研究相结合,以计算和验证小鼠大脑每个区域细胞的主要类型、数目和位置——包括全部先前从未获取过细胞数据的脑区。

“我们的细胞图谱就像从粗略的地图和原始卫星图像到探索谷歌地球的城市和地理特征,“蓝脑部门经理,Marc-Oliver Gewaltig博士说。”它是三维的,它有高分辨率,它可搜索,它可导航,它有注释,它对用户友好,它提供新的信息。”

蓝脑细胞图谱可免费在线获取,允许使用者可视化任何大脑区域的所有细胞,还能下载它们的数目和位置。它区分兴奋性、抑制性和其他一些类型的神经元,以及神经胶质细胞等非神经元类型的细胞。这些数据对于试图理解不同脑区的结构和功能或者为特定脑区构建功能模型的研究人员来说是非常宝贵的。

Gewaltig补充说:“这也是很好的教学工具:你可以选择只显示感兴趣的脑区,通过这些区域导航到单个细胞大小,这些细胞是依据形态用颜色编码的,”。

蓝脑细胞图谱是动态的——允许研究人员使用任何新的数据为图谱做出贡献和改进。

Markram解释说:“随着新实验数据的整合,细胞数目、位置和亚型现在可以得到细化。”

我们向世界各地的大脑研究人员传达的信息是:尝试它,使用它,给它添加数据,”作者总结道。

关于EPFL的蓝脑计划

蓝脑计划是由Henry Markram教授创立并指导的瑞士大脑项目,其目标是对啮齿动物大脑建立精确的、生物学上详细的数字重建和模拟,最终目标是人类大脑。由蓝脑构建的基于超级计算机的重建和模拟为理解大脑的多层次结构和功能提供了一种全新的方法。

贡献者和资金

EPFL的蓝脑计划要感谢艾伦脑科学研究所提供大量公开可获取的数据。该项目已获得欧盟“地平线2020研究与创新框架计划”(Horizon 2020 Framework Programme for Research and Innovation)资助,资助协议为604102号(人脑计划加速阶段)和720270号(人脑计划SGA1)。这项工作得到了EPFL蓝脑计划基金和ETH董事会蓝脑计划资金的支持。

关于EPFL

位于洛桑的EPFL是两所瑞士联邦理工学院之一,是欧洲最具国际化的技术大学,拥有来自120多个国家的学生,教授和员工。EPFL是一个对瑞士及全世界开放的动态环境,其中心任务有三个:教学、研究和技术传递。EPFL有广泛的合作伙伴网络,包括其他大学和技术研究所、发展中国家和新兴国家、中学和大学、工业和经济界、政界和公众,来为社会带来真正的影响。

原始文献(Read original article):

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fninf.2018.00084/full?utm_source=FWEB&utm_medium=NBLOG&utm_campaign=ECO_FNINF_blue-brain-cell-atlas

数据库链接(Try the Blue Brain Cell Atlas):

https://bbp.epfl.ch/nexus/cell-atlas/?v=v2&std=1

来源:Frontiers Science News

翻译:Fantasy(brainnews创作团队成员)

审校:Simon

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