海南大学“脑部乐高图谱”实现全脑1微米精准定位

骆清铭脑空间信息学研究团队绘制小鼠三维脑区和立体定位图谱。

你能想象头发丝的五十分之一是多少微米吗？1微米！这正是这张革命性脑图谱所达到的精度。海南大学生物医学工程学院骆清铭教授团队成功绘制出小鼠三维脑区和立体定位图谱。这项研究成果以1微米的各向同性分辨率(即在任意方向上都具有相同的清晰度)实现了脑图谱的精确测绘，为解开脑科学的奥秘提供了关键工具。7月2日，海南大学和华中科技大学合作的相关研究成果发表在《自然》杂志上。

传统的脑图谱通常呈现为模糊的二维切片信息，无法完整展现大脑神经细胞的三维形态、大小、位置及神经元之间的连接。这种图谱就像一张静止的纸质地图，虽能提供一些信息，却难以为我们提供对大脑细节的全面理解。

研究团队发展了对完整小鼠脑进行尼氏染色和树脂固定的方法，并基于自主研发的显微光学切片断层成像技术将小鼠大脑转化为透明“水晶脑”，成功获取了包括14,000张冠状切面、11,400张矢状切面和9,000张水平切面在内的亚微米分辨的小鼠全脑细胞构筑图像。

基于海量切片数据，研究团队划分并标注了916个脑区的三维视角可调地图，其中236个全新发现的脑亚区揭示了未知的神经连接网络。

此外，研究团队采用图像三维大数据分块策略和快速随机存取技术，实现了以任意角度生成1微米分辨率的脑切面图像，能对非标准解剖切面呈现精细的细胞构筑图像。

这套三维小鼠脑参考图谱犹如一个精密的“脑部乐高模型”，它不仅能从任意角度观察每个神经元的精细结构，还能展示大脑的整体布局，并具有拆解、组合的特性。

为了进一步推动脑科学的开放共享，研究团队基于信息学技术搭建了图谱数据的可视化与共享平台，为公众提供云计算和数据下载服务，促进神经科学知识的科普和研究工作的发展。

这项研究对于理解大脑正常功能，以及在疾病状态下功能失调的机制，都具有重要价值，也为后续在生理、病理、药理、毒理等诸多应用研究领域的探索，提供了研究基础、便利工具。

论文评审人、西班牙卡哈尔研究所哈维尔?德?费利佩教授评价:“该研究为在单细胞水平研究大脑提供了一个强有力的神经信息学工具，达成了一项极具意义的重大成就。”