实现全脑1微米精确定位的海大“脑乐高图谱”

你们能想像头发的五十分之一是多少微米吗?1微米!正是这个革命性脑图所达到的精确度。

海南大学生物医学工程学院教授骆清铭团队成功绘制了鼠标三维脑区和立体定位图。该研究结果实现了脑图谱的精确测绘，以1微米的各向同性分辨率(即任何方向都有相同的清晰度)，为解开脑科学的奥秘提供了关键工具。7月2日，海南大学与华中科技大学合作的相关研究成果在《自然》中发表。

传统的脑图通常呈现模糊的二维切片信息，无法充分展示大脑神经细胞的三维形态、大小、位置和神经元之间的联系。这个地图就像一张静止的纸地图。虽然它可以提供一些信息，但很难为我们提供全面的大脑细节理解。

研究小组开发了尼氏染色和树脂固定完整小鼠大脑的方法，基于自主研发的微光学切片断层成像技术，将小鼠大脑转化为透明的“水晶大脑”，成功获得了小鼠全脑细胞的构建图像，包括14000个冠状切面、11400个矢状切面和9000个水平切面。

基于大量的切片数据，研究小组划分并标记了916个大脑区域的3D视角可调地图，其中236个新发现的脑亚区域揭示了未知的神经连接网络。

此外，研究小组采用图像3D大数据分块策略和快速随机访问技术，从任何角度生成1微米分辨率的脑切面图像，可以为非标准解剖切面呈现精细细胞构建图像。

这套3D鼠脑参考图就像一个精确的“脑乐高模型”。它不仅可以从任何角度观察每个神经元的精细结构，还可以展示大脑的整体布局，具有拆解和组合的特点。

为了进一步促进脑科学的开放和共享，研究小组建立了基于信息技术的图谱数据可视化和共享平台，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。

这项研究对理解大脑正常功能和疾病状态下功能障碍的机制具有重要价值。它还为许多应用研究领域的后续探索提供了研究基础和便利工具，如生理、病理、药理和毒理。

西班牙卡哈尔研究所教授哈维尔论文评审员•德•费利佩评价:“这项研究为单细胞水平研究大脑提供了一种强大的神经信息工具，并取得了重大成就。”。