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新研究揭示視覺在塑造大腦發育中的關鍵作用

科學家早就知道 ， 我們的大腦分為專門的區域，每個區域負責不同的任務 。例如 ， 視覺皮層處理我們看到的東西，而運動皮層控制運動 。但 這些區域是如何形成的——以及它們的神經構造塊有何不同——仍然是個謎 。

新研究揭示視覺在塑造大腦發育中的關鍵作用

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今天發表在《自然》雜志上的一項研究 為大腦細胞景觀提供了新的線索 。艾倫腦科學研究所的研究人員使用一種名為 BARseq 的先進方法來快速分類和繪制九只小鼠大腦中數百萬個神經元的圖譜 。他們發現，雖然大腦區域共享相同類型的神經元 ， 但這些細胞的特定組合賦予每個區域獨特的“簽名”，類似于細胞身份證 。
研究小組進一步探索了感官輸入如何影響這些細胞特征 。他們發現，失明的小鼠視覺皮層內的細胞類型發生了重大重組，這模糊了與鄰近區域的區別 。這些變化并不局限于視覺區域，而是發生在一半的皮質區域，盡管程度較小 。
該研究強調了感官體驗在塑造和維持每個大腦區域獨特的細胞身份方面的關鍵作用 。
“BARseq 讓我們以前所未有的精度看到感官輸入如何影響大腦發育 ， ”這項研究的共同主要作者、艾倫研究所助理研究員陳曉音博士說 。“這些廣泛的變化說明了視覺在塑造我們的大腦方面有多么重要，即使是在最基本的層面上 。”
強大的新型大腦繪圖工具
艾倫研究所的聯合主要作者、科學家Mara Rue博士表示，此前，跨多個大腦捕獲單細胞數據具有挑戰性 。但她說，BARseq 比類似的繪圖技術更便宜、更省時，使研究人員能夠檢查和比較多個個體的全腦分子結構 。
BARseq 用獨特的 RNA“條形碼”標記單個腦細胞，以追蹤它們在大腦中的連接 。這些數據與基因表達分析相結合，使科學家能夠精確定位和識別組織切片中的大量神經元 。
在這項研究中 ， 研究人員使用 BARseq 作為獨立方法來快速分析完整組織樣本中的基因表達 。在短短三周內 ， 研究人員繪制了來自 8 個大腦的超過 900 萬個細胞的圖譜 。
陳說，BARseq 的規模和速度為科學家提供了一種強大的新工具，可以更深入地研究大腦的復雜結構 。
“BARseq 使我們不再局限于繪制‘模型’或‘標準’大腦的樣子，而是開始將其用作了解大腦如何變化和變異的工具，”Chen 說道 。“通過這種吞吐量，我們現在可以非常系統地提出這些問題，這是其他技術無法想象的 。”
Chen 和 Rue 強調，BARseq 方法是免費提供的 。他們希望他們的研究能夠鼓勵其他研究人員使用它來研究大腦的組織原理或放大與疾病相關的細胞類型 。
【新研究揭示視覺在塑造大腦發育中的關鍵作用】“這不是只有大型實驗室才能做到的事情，”Rue 說道 。“我們的研究證明了 BARseq 可以讓該領域的廣大人士使用空間轉錄組學來解答他們自己的問題 。”

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