世界首套猕猴大脑皮层单细胞空间分布图谱发布！G60脑智科创基地取得脑科学领域引领性成果

来源：上海松江2023.7.21

大脑是人体最复杂的器官，破译大脑运转密码，揭开生命之谜，是令无数科学家殚精竭虑的艰难课题。近日，经过中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、华大生命科学研究院、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心、腾讯AILab、深圳国家基因库、瑞士皇家理工学院、卡罗林斯卡医学院等17家国内外单位的联合攻关，世界首套猕猴大脑皮层单细胞空间分布图谱发布。
这项研究为进一步理解脑结构和功能提供重要的基础数据库，将有助于理解脑细胞的构成以及脑疾病发生发展的原因，具有里程碑意义。这也是G60脑智科创基地在推动我国脑科学与类脑研究领域、探索脑科学前沿领域、促进重大原创成果和关键技术突破上的最亮成绩单。
“灵长类大脑神经细胞数量巨大，相关连接形成复杂而精细，特定神经环路支撑高级认知和行为，这些细胞和环路的异常会导致多种脑疾病，因此大脑由哪些细胞组成、这些细胞的空间分布有什么规律，就成为脑科学的基本问题，其重要性类似于人类基因组计划完成的DNA碱基序列。”中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）研究员李澄宇介绍，通过解析与人类最接近的模式动物猕猴的大脑皮层细胞亚型的组成及其空间分布规律，对于阐明灵长类大脑的组织规律至关重要。

猕猴大脑切片

这项研究采用了我国自主研发、国际领先的超高精度大视野空间转录组测序技术Stereo-seq和DNBelabC4 snRNA-seq技术，获取了目前最完整的猕猴大脑全皮层的转录组数据，构建了猕猴大脑皮层的细胞类型分类树，成功绘制了三维单细胞空间分布图谱，揭示了细胞类型的组成和灵长类脑区层级结构之间的关系，为进一步研究各类神经元之间的连接提供了分子细胞基础。
据介绍，团队发现，大量兴奋性神经元、抑制性神经元以及非神经元细胞在大脑皮层中的分布呈现明显的各层面及各脑区的特异性。更为有趣的是，视觉和躯体感觉系统的细胞类型组成与脑区层级组织之间存在显著的相关性，处于相同层级的脑区往往具有类似的细胞类型组成，揭示了细胞组成和脑区结构之间的关系。

猕猴大脑皮层细胞类型空间分布图谱

此外，攻关团队通过与公开发表的人脑和鼠脑的单细胞数据进行跨物种比较，发现灵长类特有的分布于第四层的兴奋性神经元细胞，并且这些细胞高度表达与人类疾病相关的基因。
“这项研究对于理解脑疾病的机理，寻找脑疾病可能的诊治靶点，是一个非常重要的开始，此次实践的方法未来也可以运用于病患脑组织研究。另外，通过研究与人不同演化距离的物种的脑细胞，可以帮助理解智能的产生机制，从而助力人工智能的发展。”李澄宇介绍，未来，团队将继续在脑疾病机制与靶点研发、脑细胞与脑结构演化、脑功能的细胞分子机制等领域攻关，推动持续产生原创性、引领性成果。

实验攻关

下一步，松江将持续推进高水平研发机构建设，在脑科学与类脑研究领域等方面，推进关键技术攻关和成果转化，发挥长三角一体化发展的区位优势，推动建成国际化的G60脑智科创基地。