新蓝脑图谱揭示神经元释放的秘密

大脑的特异性化妆的知识是有用的了解每个细胞类型的角色作为网络的一部分,有必要解决任何大规模神经电路仿真,是蓝色的关键大脑的长期目标准确地建立数字模型的老鼠的大脑。尽管如此,获得全球的理解大脑的细胞成分是一个过于复杂的任务,不仅因为固有的可变性的文学,还因为许多大脑区域和大脑细胞构成。

2018年,欧洲的蓝脑计划”的提出第一个模型的细胞图谱提供了一个估计的老鼠大脑的构成。的释放蓝色大脑细胞的阿特拉斯(BBCAv1)首次三维数字地图提供的信息主要细胞类型、数量和位置在所有超过700的老鼠的大脑区域。它提供了神经元的密度,相关的结缔组织细胞(神经胶质)及其亚型为每个区域,所有这些在通航和动态格式,让研究人员提供新的数据。“当时,它充满了巨大差距在我们知识96%的老鼠的大脑区域,“蓝脑创始人和主任说,教授亨利·马克拉姆。

近年来,出现了新的数据集和工具,提供程控组成基于特定的蛋白质在细胞内表达。虽然比较快,这些分子标记技术本身并不总是产生直接可用的信息形态(形状)和神经元的电生理特性。然而,描述morpho-electrical属性的细胞会非常耗时而且不适合整个大脑扫描。因此需要汇集并结合各种可用的数据集来创建一个连贯的框架与尽可能多的详细信息。

揭示抑制神经元密度

一个明显的类的神经元很少的数据是可用的,和的方法用于建立BBCAv1需要精炼,抑制性神经元。抑制性神经元抑制其他神经元的发射和传输信息在包装和发挥至关重要的作用。他们像神经元标点符号,让大脑有意义的信息的大量涌入。抑制性神经元数量的估计从文献和收集的一个框架是为了把它们一直到细胞的阿特拉斯。使用大脑切片图像,抑制神经元密度也估计地区没有文献数据是可用的。总的来说,作者发现在老鼠大脑20%的神经元抑制。抑制性神经元“这集阶段细分为更细粒度的类,“根据作者,蓝色大脑的迪米特里Rodarie”和允许神经科学社会识别领域当前的知识可以通过额外的约束增强”。

跨物种帮助神经元模型

艾伦脑科学研究所的信息挖掘提供了必要的数据,允许创建一个目录的老鼠大脑中的神经元根据其分子、形态和电生理特性。然而,为了模型的大脑区域,所以整个大脑,不仅是一个全球性的理解大脑的细胞组成,但详细的生物物理模型的神经元也必须被创建。在之前的出版物(马克莱姆et al . 2015),蓝脑构建模型基于morpho-electric数据从幼年大鼠躯体感觉皮质的神经元。作为数据从不同的物种——老鼠和老鼠,从一个不同的发展阶段,作者为了地图模型包括标准化的步骤从艾伦研究所细胞数据。这一步不仅允许他们分配一个分子身份的神经元模型,但也来填充整个鼠标皮层与详细的神经元模型。“我们的算法有助于跨物种划等号,也扩展了我们的理解的研究大脑区域”,作者解释说,蓝色大脑Yann Roussel,添加“这个模型将允许实验理解区域组成,允许计算神经细胞类型定义在模拟”。

新的工具和方法用于改进细胞图谱和生产BBCAv2,论文发表在两个同伴在PLOS计算生物学,延伸到地图确定类型抑制性神经元子类,铺平了道路更精确的计算机重建的大脑组织。数据、算法、软件和管道用来升级的结果蓝色的脑细胞阿特拉斯都是公开的。丹尼尔·凯勒,领袖的蓝色大脑的分子系统团队”这个版本包含了四年的研究,包括额外的限制从生物数据,使结果更适合模拟。使用仿真允许我们识别领域进行进一步的细化,从而允许改进每一代人。”

“这个项目旨在包括科学界提供开放获取数据,软件和工具。我们预计BBCAv2用于许多目的,”作者总结说。

参考:Roussel Y, Veraszto C, Rodarie D, et al。morpho-electric特性映射到分子皮质抑制性神经元的身份。PLOS计算生物学观点》。2023;19 (1):e1010058。doi:10.1371 / journal.pcbi.1010058

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