用基因来理解大脑的组成部分
了解大脑的细胞组成部分，包括细胞类型的数量和多样性，是了解大脑功能的基本步骤。艾伦脑科学研究所的研究人员根据单细胞基因表达创建了小鼠视觉皮层细胞的详细分类法，在迄今为止发表的以基因表达为特征的最大的个体成年皮层神经元集合中确定了49种不同的细胞类型。该作品将于本月在自然神经科学．
艾伦脑科学研究所助理研究员Bosiljka Tasic博士说:“研究任何系统都需要知道系统是由什么组成的。”有很多方法来定义大脑细胞的组成部分。我们的方法是观察所有表达的基因单个细胞在老鼠的视觉皮层中，并使用这些信息对细胞进行分类。”
该团队开发了一种从成年小鼠大脑中分离单细胞的技术，然后获得全基因组基因表达数据从这些单独的细胞中。每个细胞表达数千个基因，使得细胞分类问题成为一项巨大的计算任务。
“最初，对细胞进行分类就像在黑暗中给彩虹糖分类，”艾伦脑科学研究所的科学家Vilas Menon说。“通过单细胞基因表达数据，我们得到了相当于颜色或类型的信息，但我们仍然必须从大规模数据集中提取它。最终，我们想要以一种公正的、数据驱动的方式弄清楚有多少种类型。”
Tasic、Menon和他们的团队使用计算降维技术，将具有相似表达模式的基因折叠成基因集。当单细胞在这个低维空间中进行聚类分析时，根据它们表达的独特基因组合，出现了49个不同的组，其中包括42个神经元细胞类型7种非神经元类型。
艾伦脑科学研究所总裁兼首席科学官克里斯托弗·科赫博士说:“我们人类的大脑皮层产生了我们独特的思想和感知。”“对大脑这一区域的细胞类型进行这种客观分析是我们需要的基本理解，并为观察小鼠大脑的其他区域以及人类大脑提供了基线。”
来自这种单细胞分析方法的数据与艾伦大脑图谱(Allen Brain Atlas)一致，并对其进行了补充:艾伦大脑的全脑基因表达图谱老鼠大脑．
“我们的分析单位是单个细胞和每个细胞中的所有基因，但在我们的过程中，我们丢失了精细的空间信息，”Tasic说。“但后来，我们能够使用我们的艾伦大脑图谱，它对每个基因进行全脑分析，在细胞分辨率下一次一个基因，以更精确地定位每种细胞类型。我们的工作朝着将基因分配到特定的细胞类型又迈进了一步，然后帮助研究这些基因的功能，它们如何协同工作，以及它们最终如何形成我们的神经系统和我们。”
“将视觉皮层中的细胞分为这些不同的类型，这些类型由特定的细胞标记基因将使我们能够开始了解这些细胞和类型在大脑中的作用，”艾伦脑科学研究所细胞和电路遗传学研究员曾宏奎博士说。“接下来，我们可以研究如何基因表达相关的解剖，生理和功能的性质细胞这些细胞类型是如何相互连接的，以及它们如何共同工作来处理和理解大脑从外部世界接收到的视觉信息。这将最终揭示大脑的内部运作。”
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