详细的大脑图显示了神经元（艺术家的插图）以及前额皮质中的免疫和血管细胞的基因活动。图片来源：PASIEKA/SPL/Getty
研究人员绘制了人类前额皮质最大的基因活动图1支持计划、决策以及行为和情绪调节的大脑区域。这张具有里程碑意义的图谱对来自近 1,500 名个体的超过 600 万个单个细胞的数据进行了测序，以前所未有的细节为神经退行性疾病和精神疾病的研究提供信息。
该研究今天发表在八项研究集中，其中包括三篇论文 自然1,2,3。
“这个项目的规模和组装它所需的工作量确实令人印象深刻，”中国广州国家实验室的计算生物学家苗继超说，他没有参与这项工作。 “人类大脑的单细胞研究传统上仅限于少数个体。将我们自己推入群体水平的环境中会改变我们提出的问题类型。”
大脑规划中心
纽约市西奈山伊坎医学院疾病神经基因组学中心主任、所有八篇论文的合著者帕诺斯·鲁索斯 (Panos Roussos) 表示，这项工作是 2019 年首次开始的一项更大努力的结晶，旨在研究特定脑细胞、衰老和疾病变化的变化。
该小组关注前额皮质，因为它在工作记忆和“执行功能”（指导计划、专注和多任务处理的高级过程）中发挥着关键作用。鲁索斯补充说，一个称为背外侧前额叶皮层的特定亚区域的破坏与许多精神障碍和痴呆症类型有关。
最大的大脑图描述了大量的神经元及其活动
为了绘制地图，该团队研究了近 1,500 名死者的组织，这些人的大脑在死后被捐献给了科学研究。捐赠者的范围从婴儿到 108 岁，包括不同血统的神经正常对照组和患有八种脑部疾病之一的个体：阿尔茨海默病；路易体痴呆；帕金森病；血管性痴呆； tau蛋白病；额颞叶痴呆；精神分裂症;或双相情感障碍。
研究人员进行了一种称为单细胞 RNA 测序的分析，它描述了采样时单个细胞中活跃的 RNA 转录本。这使科学家能够非常详细地了解细胞的状态和功能。
利用这种单细胞分析，研究小组记录了超过 630 万个脑细胞的基因活动，其中包括携带电信息的神经元、免疫细胞和血管细胞。
“在不同条件下研究同一区域可以进行更一致的比较，并有助于将我们的结果与现有的遗传和分子研究联系起来，”鲁索斯说。 “这是了解脑部疾病的一个重要窗口，但需要更多的领域来了解全貌。”
改造工程
首先，研究人员进行了一项基线研究1 使用从 1 岁到 97 岁之间收集的健康大脑，研究人类背外侧前额叶皮层在人的一生中如何变化。研究小组确定了皮质发育的三个不同阶段：早期的快速重塑阶段、中年阶段（24 岁及以上）以及 65 岁左右开始的第二个重塑阶段。不同的细胞类型表现出不同的基因活动模式。昼夜节律。
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