脑智卓越中心解析小鼠海马单神经元全脑投射规律

由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（以下简称“脑智卓越中心”）领衔，华中科技大学苏州脑空间信息研究院、海南大学、中国科学院昆明动物研究所、临港实验室、上海脑科学与类脑研究中心等多家单位合作完成的一项研究中，解析了海马神经元的空间联接规律，并建立了小鼠海马脑区单神经元的全脑介观投射联接图谱的数据库。2月2日，相关研究论文在线发表于《科学》。

海马在空间信息表征和导航中具有重要作用，并参与了多种不同大脑功能，海马神经元在全脑范围内的广泛投射是这些大脑功能的重要基础。由脑智卓越中心研究员徐春领衔的联合研究团队，三维重构了上万个小鼠海马区单神经元的全脑投射轴突形态，胞体覆盖了海马的各个亚区和多维轴向的不同位置，是目前世界上最大的单神经元全脑投射图谱数据集。通过海马单细胞投射图谱的数据库构建与分析，研究团队开创性地将轴突投射路径与机器识别算法相结合，阐述了海马神经元前后轴的轴突投射路径，为研究海马投射下游脑区之间的关系提供了新视角，同时有效快捷地分析了小鼠海马神经元的341种主要投射模式的形态相似性，最终归纳总结出43种全脑投射细胞类型。

该研究将投射细胞类型与空间转录组数据进行联合分析，鉴定了与不同投射细胞类型空间分布相关的基因，揭示了全新的海马神经元投射模式以及海马体内外靶区的协调投射规律，阐明了双侧大脑投射的新规律，扩展了领域内的层状理论，全面展示了胞体与轴突末梢的空间映射关系，解析了海马神经元胞体位置与投射模式的对应关系，发现了海马单细胞的空间投射规律。

研究成果为研究海马神经元相关的功能和疾病提供了环路和分子基因的靶点，为左右脑半球的信息交流和相互调节提供了新证据，为研究海马神经元各种脑功能提供了详实的投射信息参考，为海马输出环路功能研究提出了海马神经元投射模式的新方向，为海马参与学习记忆、空间认知、导航、焦虑、应激等多种功能提供新的神经环路理论指导。

海马单神经元全脑投射规律的图示总结 陈世硕绘制

据了解，该研究构建的小鼠海马区单神经元的全脑介观投射图谱数据库已经通过脑科学门户网站公开共享（https://mouse.digital-brain.cn/hipp）。中国科学院脑科学数据与计算中心开发了集可视化、交互和分析为一体的工具，并提供数据下载服务。

相关论文信息：http://doi.org/10.1126/science.adj9198