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研究人员确定小鼠神经元中的神经元如何形成十亿个突触连接

神经元之间突触连接的结构决定了它们的活动和功能。到目前为止,测量这种所谓的连接器的全面快照仅在小于引脚头部的小体积内完成。对于更大的体积,由极薄但长纤维束形成的远距离连接仅针对少量单个神经元进行了研究,这远远不是完整的图像。或者,它已经在宏观尺度上进行了研究,这是一种不能提供单细胞分辨率的平均特征的“缩小”视图。

在“自然通讯”杂志上发表的一篇论文中,蓝脑研究人员表明,诀窍在于将这两种观点结合起来。通过整合来自两个最近数据集的数据--Allen Mouse Brain Connectivity Atlas和Janelia MouseLight--研究人员确定了一些关键规则,这些规则决定哪些神经元可以在新皮层内形成大距离连接。这是可能的,因为两个数据集在整个新皮层和所提供的细胞分辨率方面相互补充。

在单细胞分辨率下出现令人惊讶的复杂结构

基于他们之前对局部脑回路建模的工作,研究人员随后能够参数化这些新皮质连接原理并生成与它们兼容的统计连接实例。当他们研究得到的结构时,他们发现了一些令人着迷的东西;在细胞分辨率方面,迄今为止仅在相邻神经元之间看到的令人惊讶的复杂结构现在也将不同区域和大脑两端的神经元连接在一起。这与先前在人脑中发现的自相似性规则(MRI数据)相当,并且预测它一直延伸到个体神经元的水平。

这让我重新思考如何思考这些远程连接。它们被描述为这些钝的电缆,连接或同步整个大脑区域。但也许他们还有更多,更具体的针对个别神经元的目标。这就是我们从一些相对粗略的原则中学到的东西。我希望通过改进的方法,我们将来会发现更多。“

我们通过使用我们之前发布的电路构建管道的改进版本完成了鼠标新皮层的这种初稿连接组(Markram等人迈克尔雷曼解释说:“迈克尔雷曼解释说。”考虑到个体大脑区域的几何和细胞组成,将神经元置于脑 - 寰椎定义的三维空间而不是六角形棱镜中进行了改进。该组合物基于来自开源Blue Brain Cell Atlas的数​​据。其他限制来自其他可公开访问的数据集。迄今未知的其他限制可能会进一步限制远程连接。为了开始迭代细化的过程,我们使模型和数据可供公众使用。可以在https://portal下找到关于投影强度,映射,层轮廓和个体轴突定位(即投影配方)的参数化约束,以及整个新皮层微连接体的随机实例化。bluebrain。EPFL。ch /resources /models /mouse-projection“。

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