如何增強大腦前額葉區
本文轉自：東方網
神經元是大腦最基本的組成單元，型別豐富多樣，其軸突就像森林中的藤蔓一樣，盤根錯節、縱橫交錯。神經元透過軸突將訊號長程投射到不同腦區，就像高鐵系統，對大腦中的資訊交流起著至關重要的作用。擁有不同投射模式的神經元往往參與不同的腦功能。繪製高解析度大腦聯接圖譜，有助於闡明大腦工作原理，是世界各國打造全球腦科學中心的重要基礎。
2022年3月31日23點，《Nature Neuroscience》以封面文章的形式發表題為《小鼠前額葉單神經元投射圖譜》的研究論文，該研究由中國科學院腦科學與智慧技術卓越創新中心（神經科學研究所）、神經科學國家重點實驗室、上海腦科學與類腦研究中心嚴軍研究組、徐寧龍研究組與華中科技大學蘇州腦空間資訊研究院、武漢光電國家研究中心龔輝團隊合作完成。
前額葉皮層在決策、工作記憶、價值判斷等高階認知功能中扮演重要角色，其結構和功能的異常會導致多種腦疾病。為了繪製小鼠前額葉皮層單神經元水平的全腦投射圖譜，中國科學院腦科學與智慧技術卓越創新中心與華中科技大學合作，在國際上率先重構了小鼠前額葉皮層6357個單神經元的軸突形態，成功建立了國際上最大的小鼠全腦介觀神經聯接圖譜資料庫。
在太位元組（TB）量級的全腦光學成像大資料中，對單神經元形態逐個進行三維重構，整個過程工作量大、極為複雜和耗時，是國際上公認的難題。為解決這一難題，中科院腦智卓越中心嚴軍團隊自主開發了一套國際領先的神經元形態重構軟體FNT（Fast Neurite Tracer）。
嚴軍團隊利用自主開發的聚類分析方法，定量刻畫神經元軸突形態的相似性，首次發現小鼠前額葉皮層中存在64類神經元投射亞型。團隊繪製出64個神經元投射亞型在前額葉亞區和皮層深淺層的空間分佈規律。
研究發現前額葉內部連線網路具有模組化的性質和等級結構。透過與前額葉轉錄組資料進行關聯分析，並利用逆向示蹤和單分子熒光原位雜交技術後，發現單個轉錄組亞型對應多個投射亞型這一重要規律。該成果也為深入解析腦功能、腦疾病提供了精準的導航地圖，為新型類腦智慧系統的設計提供了重要參考。
