Cell重磅！开发小鼠大脑的第三代高分辨率图谱集！

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经过三年密集的数据收集和仔细绘制，研究人员的工作完成了。 他们绘制的复杂地形，包括所有的山峰、峡谷和边界，只有半英寸长，重量还不及一粒软糖：实验室老鼠的大脑。 

在近日发表在Cell杂志上的一篇论文中，艾伦研究所的制图师描述了这一制图特征--第三代艾伦小鼠大脑通用坐标框架的第三次迭代（Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework），或称CCFv3 (https：//portal.brainmap.org/)，这是一个完整的、高分辨率的小鼠大脑三维地图集。 

该框架的创造者表示，该框架将成为神经科学领域的一个参考图谱。老鼠被广泛应用于生物医学研究。他们的大脑包含大约1亿个细胞，这些细胞分布在数百个不同的区域。随着神经科学数据集变得越来越大、越来越复杂，大脑的公共空间地图变得越来越重要，将许多不同类型的数据精确地放置到一个普通的3-D空间进行比较和关联的能力也变得越来越重要。 

把它想象成神经科学领域的手机GPS。GPS(和新的大脑图谱)会告诉你你所在的位置，而不是根据你在周围看到的东西在纸质地图上手动搜索你的位置。对于包含成千上万条不同信息的数据集来说，共同的协调点集--以及为这些协调点找到相应的大脑地标--是至关重要的。

图片来源：Cell 

该研究共同通讯作者之一、艾伦研究所的艾伦脑科学研究所高级技术负责人Lydia Ng博士说道："在过去，人们会用眼睛来定义大脑的不同区域。随着越来越多的数据，人工管理不再适用。就像我们有一个参考的基因组序列一样，你需要一个参考解剖学数据。"Allen脑科学研究所神经解剖学副主任Julie Harris博士是该研究的另一个通讯作者。 

整个大脑的研究 

全脑CCFv3建立在2016年发布的部分版本的基础上，该版本绘制了小鼠大脑最外层的整个皮层。以前的地图集是分辨率较低的3-D地图，而CCFv3的分辨率足够高，可以精确定位单个细胞的位置。最新的全脑图谱自2017年末开始向公众开放，几个不同的神经科学团队已经开始使用它。 

华盛顿大学(University of Washington)的助理教授、艾伦脑科学研究所的领导人Nick Steinmetz博士在最近的一项研究中使用了该图谱，该研究观察了小鼠在实验室测试中看到的不同图像之间进行选择时的神经元活动。这项研究使用了神经像素，这是一种微小的电子探针，可以同时捕捉跨越几个不同大脑区域的数百个神经元的活动。 

Steinmetz说，当他们分析数据时，很明显，大脑参与视觉选择的部分比他们之前意识到的要多。他们必须有一个大局观，CCFv3帮助他们一起看所有的结果。 

Steinmetz说："图集是一个非常必要的资源，它支持了在大脑层面进行研究的想法。当你从大脑的数百个部位进行记录时，就引入了一种新的调查规模。你必须对所有的位点有一个更大的视野，而CCF使这成为可能。" 

一个不断发展的地图集 

为了制作地图集，研究人员将大脑分解成微小的虚拟3-D块，即所谓的体素，并为每个块分配一个唯一的坐标。3-D模型的数据来自于近1700种不同动物的平均大脑解剖结构。研究小组随后将每一个体素分配到老鼠大脑中数百个不同的已知区域，在不同区域之间小心地画出边界。研究人员说，提供给地图集这两个方面的数据集来自过去几年在艾伦研究所进行的几种不同类型的实验。地图集包含不同类型的数据，这使得它在参考大脑地图集中独具一格。 

在历史上，大脑地图集是用2-D绘制的，从不同深度观察大脑，并将它们排列起来。对于某些类型的数据，这种形式的大脑图谱工作得很好。但对于观察整个大脑的神经元活动或细胞特征的现代神经科学研究来说，三维地图集提供了更好的背景。 

图片来源：Allen Institute for Brain Science 

研究人员说，未来地图集的更新可能会依赖于机器学习或其他形式的自动化，而不是像当前版本那样需要费力的人工管理。 

Harris说："正如我们现在所知，地图集应该是不断演变的生命资源，因为随着我们对大脑组织方式的了解越来越多，我们将需要更新。以一种自动的、不带偏见的方式建造地图集，是地图集领域可能发生变化的地方。" 

参考资料： A new high-resolution， 3-D map of the whole mouse brain Cell， Wang， Ding， and Li et al.： "The Allen Mouse Brain Common Coordinate Framework：A 3D Reference Atlas" DOI：10.1016/j.cell.2020.04.007