树突图谱绘制揭示了纹状体神经元形态的空间结构

本研究通过dendritome映射方法，对小鼠纹状体D1/D2型中树突棘神经元进行三维重建和参考图谱映射，揭示基因型、脑区位置对形态的影响，并发现衰老导致树突萎缩，亨廷顿病引发类型特异性及区域特异性形态缺陷。

摘要

树突结构对神经元计算和信号传递至关重要，然而大规模的单个神经元形态学研究仍具有挑战性。在这里，我们提出了一种系统生物学方法，称为“树突体映射”，用于分析小鼠中基因定义的单个神经元的树突形态，揭示了纹状体中棘状中间神经元（MSN）的形态特征以及与衰老或疾病相关的改变。我们生成了3,762个三维重建的、并参照脑图谱进行定位的纹状体D1型和D2型MSN，发现D1/D2基因型及纹状体位置对MSN形态有显著影响。为了以比现有解剖标志更精细的分辨率分析树突变异，我们将MSN分配到参考脑图谱中的立方体网格中，为每个网格单元总结了一个形态测量特征（“特征形态”），并将具有相似形态特征的网格单元进行聚类。这识别出六个具有特征性树突结构的模块，这些模块覆盖了连续的纹状体区域，每个模块接收来自皮层的不同输入。最后，我们发现衰老会导致D1型MSN和D2型MSN的树突萎缩，而亨廷顿病小鼠则表现出特定类型的MSN缺陷以及区域性异常。