艾伦研究所的神经科学家已经向理解大脑中细胞类型的完整列表迈进了一步。在迄今为止发表在“自然”杂志封面上的最全面的研究中，研究人员将细胞从皮质，最外层的壳和大脑的认知中心分选为133种不同的“细胞类型”，基于细胞打开和关闭的基因。基于艾伦研究所15年工作的分类揭示了许多罕见的脑细胞类型，并为揭示两种罕见神经元类型的新功能奠定了基础。该研究从小鼠皮层中与视觉和运动有关的部分捕获了逐个细胞的信息。

科学家们很难理解哺乳动物的大脑是如何做到的。他们甚至不知道它是由什么构成的 - 不同类型的脑细胞。什么是神经科学家起来反对在他们的工作是类似于试图重新建立一个好吃的，复杂的饭，不仅不知道进入决策，但成分和配方，甚至无需任何方式来描述许多这些成分。在这项新研究中，研究人员想出了一种方法，通过分析来自近24,000只小鼠的1亿脑细胞的基因来描述这些成分，创建了133种细胞类型的清单。研究人员说，由于该研究从这么多细胞中捕获了成千上万个基因的活动，并且几乎完成了研究中的视觉和运动区域，因此皮质的其他区域可能会遵循类似的组织规则。

“这是迄今为止对任何物种皮层的任何区域进行的最全面，最深入的分析。我们现在可以说我们了解其零件清单的分布规则，”曾弘奎博士，执行博士说。艾伦研究所的艾伦脑科学研究所结构科学主任，该研究的高级作者。“掌握了所有这些数据后，我们就可以开始学习大脑如何组织的新原则 - 最终，它是如何运作的。”在一篇随附的论文中，也发表在今天的自然界，由霍华德休斯医学研究所的Janelia研究园区的研究人员领导，神经科学家使用基于基因的分类和关于神经元形状的其他信息来揭示运动中涉及的两种新型神经元。 。然后研究人员测量了移动小鼠中这些不同神经元的活动，他们发现一种类型涉及计划运动，而另一种类型则用于触发运动本身。

“基因表达是获得细胞类型的一种非常有效的方式，而这正是艾伦研究所努力的核心，”Janelia的Karel Svoboda博士说道，他与Michael Economo博士一起领导了运动神经元研究。 .D。，也是细胞类型研究的合着者。“运动皮层研究是不同类型细胞类型分类中的第一次齐射，其中基因表达信息，结构信息和神经活动测量结合在一起，以对大脑中特定细胞类型的功能作出陈述。”

筛选24,000个细胞以了解大脑

哺乳动物皮层被认为是控制认知功能的主要大脑区域，并且在人类中比在大多数其他哺乳动物中大得多。许多研究人员认为，了解这个复杂但有规律的大脑区域的构成将有助于我们了解是什么让哺乳动物的大脑变得特别 - 或者是什么使我们的大脑成为独特的人类。艾伦研究所的研究人员也在努力确定其他小鼠皮层的“成分列表”，尽管他们期望他们在本研究中发现的许多组织规则在整个地区都适用。从小鼠皮层获得的知识通过比较研究形成了理解人类皮层的基础。

虽然有很多方法可以理解是什么让一种细胞类型与另一种细胞类型不同 - 它的形状，它如何发送电信号，以及这些信号如何转化为大脑的许多功能 - 只有基因表达才有助于研究成千上万的细胞。 ，一个一个单元格，一个整体的方式。

“只有通过最近的技术进步，我们才能测量单个细胞中这么多基因的活性，”艾伦脑科学研究所分子遗传学副主任，第一作者博士，博士说。细胞类型研究。“最终，我们不仅致力于研究基因表达，还研究许多细胞的其他特性 - 包括它们的功能，这是最难以定义的，最难以定义的。”

艾伦研究所领导的细胞类型研究是在2016年完成的一项类似的小型研究中建立的，该研究筛选了来自鼠脑视觉处理部分的大约1,600个细胞。将分析中的细胞数量增加近15倍并扩展到大脑皮质的第二个区域，研究人员可以创建更全面，更精细的细胞类型目录。“当我们不仅看到人们之前已经识别过的细胞类型，而是看到数据中出现的一些新细胞类型时，它对我们来说真的很令人兴奋，”曾说。“就像我们能够将所有不同的拼图拼凑在一起，然后突然看到整个画面。”