BARseq2:用彩色的连接来描绘大脑

时间:2021年5月11日
来源:Nature Neuroscience

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BARseq2是一种新的大脑测绘技术,它可以通过细胞使用的独特基因组来识别细胞。神经科学家可以利用这个工具来了解脑细胞是如何组织和连接的。

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人类大脑中有数十亿个神经元,科学家们想知道它们是如何连接的。冷泉港实验室(CSHL)的Alle Davis和Maxine Harrison神经科学教授Anthony Zador,以及同事Xiaoyin Chen和Yu-Chi Sun,在《自然神经科学》杂志上发表了一项新技术,利用基因标签来找出联系。他们的技术名为BARseq2,用被称为“条形码”的短RNA序列标记脑细胞,使研究人员能够同时追踪数千个大脑回路。

许多大脑绘图工具允许神经科学家一次检查少数单个神经元,例如向它们注射染料。Chen是Zador实验室的博士后,他解释了他们的工具BARseq的不同之处:

“这里的想法是,我们不是用荧光染料标记每个神经元,而是用独特的RNA序列填充它,我们称之为RNA条形码。”你可以对条形码进行排序,以读出神经元发送投影的位置。你可以同时标记成千上万的神经元,你仍然可以区分哪个轴突来自哪个神经元。”

这种工具的最新一代被称为BARseq2,它增加了一个步骤,通过化学测序来分析几十个自然神经基因,类似于用来点亮人造RNA条形码的化学测序。陈表示:

“这些基因表达的差异通常反映了这些神经元正在做的事情。例如,如果一个神经元表达某种受体,你就能对这些受体接收到的任何东西作出反应。所以与没有这些受体的人相比,它们对特定信号的反应不同。”

BARseq2将大脑结构和功能结合在一起。Sun曾是Zador实验室的研究技术员,现在是纽约大学的研究生,他把大脑比作汽车。要想真正了解汽车是如何工作的,“你需要观察各个方面,从物理和电气性能到每个部件之间的连接方式。”同样,要理解大脑是如何工作的,你必须观察每个神经元的所有不同方面,包括每个神经元在大脑中的位置、基因表达以及与其他神经元的联系。”

这个项目是一个多机构努力的一部分,由美国国立卫生研究院资助的大脑倡议细胞普查网络,以汇编人类、小鼠和非人灵长类动物大脑的每个细胞图谱。这项工作将使科学家能够梳理出我们是如何产生复杂行为的,并为研究人员提供治疗脑部疾病的新工具。

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