六年后，利用 3200 万个细胞，科学家们绘制出了第一张哺乳动物大脑的完整细胞图谱。今天，在《自然》杂志上的 10 篇论文中，研究人员网络公布了一份地图集，其中对生物的位置和类型进行了分类。成年小鼠大脑中的每个细胞。利用先进的技术来分析单个细胞，研究小组识别出了超过 5,300 种细胞类型(远远多于之前已知的细胞类型)，并确定了它们在大脑复杂地理区域中的位置。

曾洪奎博士表示， 拥有完整的大脑“部件清单”将有助于加速解开大脑工作原理的努力.，艾伦脑科学研究所执行副总裁兼所长。

其中一项研究的负责人曾说：“这是一项具有里程碑意义的成就，真正为下一阶段研究大脑功能、发育和进化打开了大门，类似于研究基因功能和基因组进化的参考基因组。” “我的同事说，我们发现的 5,000 种细胞类型将使神经科学家在接下来的 20 年里忙于弄清楚这些细胞类型的作用以及它们在疾病中如何变化。”

这项集体工作是美国国立卫生研究院 BRAIN Initiative 细胞普查网络 (BICCN) 的顶峰。数百名研究人员为该项目做出了贡献，该项目由 NIH 通过推进创新进行脑研究Neurotechnologies® (BRAIN ) 倡议，或 BRAIN Initiative®。

“在我们之前站在黑暗中的地方，这一里程碑式的成就发出了明亮的光芒，让研究人员能够以我们以前无法想象的方式了解细胞类型和细胞群之间的位置、功能和通路，”约翰·奈博士说。 D.，NIH 大脑计划主任。 “该产品证明了这种前所未有的跨领域合作的力量，并为我们更精确的大脑治疗铺平了道路。”

位置，位置，位置

通过将单细胞 RNA 测序与空间转录组学(确定单个细胞中表达哪些基因以及这些细胞位于何处的方法)相结合，Zeng 和她的合作者揭示了大脑的惊人功能复杂性和多样性。

曾说，该图谱的主要启示之一是细胞的遗传身份与其空间位置之间的深层联系。这种关系强调了位置如何塑造功能，为不同大脑区域的进化历史和复杂相互作用提供线索。

“我们正在看到大脑回路的构建模块，”她说。 “大脑的组织可能反映了它的进化历史。”

一个有趣的发现是大脑下部(“腹侧”)与上部(“背侧”)之间不同的细胞组织。虽然古老的腹侧部分以相互关联的细胞镶嵌为特征，但较新的背侧部分包含较少但高度分化的细胞类型。曾说，这种区别可能是破译不同大脑区域如何进化出独特角色的关键，例如，腹侧部分负责基本生存，背侧部分负责适应。

研究人员还发现转录因子(调节基因活性的蛋白质)包含一个“代码”。指定细胞的身份。

该图谱还揭示了脑细胞如何通过多种信号分子相互交谈，这些信号分子在细胞之间传递信息。这种多样性使得不同细胞类型之间发生复杂的相互作用。

Zeng 说，独立收集的基因组、表观基因组和空间数据集之间的强烈一致性提供了高度的信心，即该图谱不仅绘制了细胞身份，还捕获了哺乳动物大脑发育的真实组织蓝图。

展望未来，该地图集可以作为其他物种(即我们自己)大脑中类似映射的模型。 这项工作已经在进行中。

它还提供了针对特定细胞类型的遗传指南，从而提供了研究特定功能和疾病的工具。曾说，这可能为精准治疗铺平道路。

“我们知道许多疾病起源于大脑的特定部位，并且可能起源于特定的细胞类型，”她说。 “有了这张图谱，我们就可以更准确地了解疾病的功能障碍，然后创建针对这些特定细胞类型的遗传或药理学工具，以实现更大的疗效和最小的副作用。”

艾伦研究所的科学家们还共同领导了一项研究，创建了连接大脑和脊髓的神经元的详细图谱，运动和感觉调节。在这项研究中，由哈佛大学何志刚博士和医学博士 Carla Winter 领导的团队提供了迄今为止对这些脊髓投射神经元 (SPN) 最深入的表征。通过将这些神经元的分子身份和位置整合到一个图谱中，科学家们可以深入了解这一复杂的网络如何控制功能和运动。 “通过获得这些细胞类型的基线图，我们现在可以研究脊髓损伤或中风如何改变它们，并有望开发出靶向疗法，”温特说。

艾伦研究所的科学家对其他五项研究做出了贡献，包括：

整个小鼠大脑中细胞类型的空间图谱。在这项由哈佛大学庄晓伟博士领导的研究中，科学家们利用超过 1,100 个基因的空间分辨转录组分析来揭示整个小鼠大脑中超过 5,000 个转录不同簇的空间组织。将细胞图谱注册到艾伦通用坐标框架可以量化每个大脑区域的细胞类型组成和组织。高分辨率空间图揭示了数百个细胞类型对之间的细胞间相互作用和分子基础。

不同物种(包括人类)的基因调控程序比较。在这项研究中，研究人员分析了 DNA 的某些区域，这些区域就像开关一样，打开或关闭基因并控制细胞的身份。研究小组发现，所谓的跳跃基因——可以在基因组中飞翔的DNA序列——构成了新皮质中人类特有的“开关”的大部分。作者说，由于这些区域也可能与神经退行性疾病有关，因此进一步的研究可能会为新疗法指明道路。 “这些数据对于遗传学家来说是一座金矿，他们现在可以开始揭示精神分裂症等复杂性状的分子基础，”加州大学圣地亚哥分校的 Bing Ren 博士说，他与索尔克研究所的 Joseph Ecker 共同领导了这项研究。博士