Science：中国团队首次揭示小鼠海马单个神经元全脑投射模式

2月1日发表在《Science》杂志上的一项研究报告称，建立了由1万多个小鼠海马神经元组成的单一神经元项目组的综合数据库，从而揭示了小鼠海马神经元在中观水平上的空间连接模式。

这项研究是由脑科学与智能技术卓越中心(CEBSIT)、中国科学院神经科学研究所(CAS)、华中科技大学苏州脑科学研究所、海南大学、中国科学院昆明动物研究所、临港实验室和上海脑科学与脑启发技术中心的团队进行的。

海马体是学习和记忆的重要脑区，也是空间认知和情绪处理等多种脑功能的重要脑区。它是研究最广泛的大脑区域之一。海马神经元广泛投射到全脑目标;因此，在单个神经元水平上研究海马神经元的投射模式是至关重要的。

本研究在单细胞分辨率下重建了小鼠海马10,000多个神经元的全脑轴突形态，神经元细胞体覆盖了海马不同轴的所有亚区和多个位置，使其成为世界上最广泛的单神经元项目组数据库。

本研究采用了一种创新的方法，利用机器学习算法对轴突轨迹进行分类，从而可以更有效地分析小鼠海马神经元341种投射模式之间的形态学相似性，并最终确定43种不同的投射组细胞类型。它还纳入了小鼠CA1区域的空间转录组。

在此基础上，本研究阐明了海马神经元沿前后轴的轴突投射通路，揭示了海马神经元新的投射模式。概述了海马神经元胞体位置与投射目标的对应关系，揭示了双侧投射的基本组织原理。此外，项目组细胞类型和空间转录组数据的相关性分析确定了各种基因和项目组亚型之间的空间对应关系，为海马功能提供了潜在的分子和电路靶点。

综上所述，该研究为未来的海马功能研究提供了结构基础，并揭示了它们的体细胞位置、基因表达和电路功能之间的潜在对应关系。

海马单神经元项目组数据库，以及海马纵轴和空间转录组数据库，现在可以通过数字大脑CEBSIT门户网站(https://mouse.digital-brain.cn/hipp)公开访问。为了促进数据库的广泛使用，CEBSIT计算和数据中心的一个小组开发了一个网站，集数据可视化、用户界面、在线分析和数据下载于一体。

Whole-brain spatial organization of hippocampal single-neuron projectomes