研究人员开发出绘制小鼠脑细胞变化和发育的方法

宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发了一种研究大脑发育关键时刻的新方法。宾夕法尼亚州立大学医学院神经和行为科学助理教授Yongsoo Kim正在使用这种方法来了解正常发育的小鼠和自闭症谱系障碍小鼠模型中的催产素受体表达是如何变化的。

这项技术使科学家们能够绘制出发育中的老鼠大脑的地图，显示出不同区域中特定类型的细胞的数量，这是研究大脑神经发育障碍的关键第一步。

金教授说:“关键的神经连接是在发育早期形成的。“我们可以应用这种映射方法来研究发育中的小鼠大脑中不同脑细胞类型的变化，从而在细胞水平上了解神经发育障碍。”

金和他的同事们绘制了地图，以帮助他们了解大脑产生的神经递质催产素在大脑活动过程中是如何被利用的早期发展．先前的研究表明，催产素在调节社会行为中起着重要作用，但很少有信息表明，在发育过程中，调节催产素在大脑神经网络中的作用的受体是如何在不同时间内出现在大脑的不同部位的。

研究小组假设，随着大脑各个区域的成熟，不同的大脑区域会有不同的催产素受体(OTR)表达水平。以前研究催产素受体表达的方法是只对大脑的部分区域进行分析。

Kim的新技术能够以细胞分辨率对整个小鼠大脑进行成像，使用串行双光子断层扫描和基于机器学习的算法来检测表达催产素受体的荧光标记神经元。

研究小组从出生后7天、14天、21天和28天的不同早期发育阶段创建了模板大脑。这些模板是通过生成大脑图像的平均值并标记关键解剖结构来创建的。在发育的不同阶段，它们作为成像、检测和量化催产素受体的参考点。这项研究的结果最近发表在自然通讯．

Kim和同事们发现，出生后21天，小鼠大脑中OTR的表达达到峰值，这相当于人类的童年早期。OTR在下丘脑中的表达持续增加，直到成年，这表明催产素信号可能在产生性别特异性行为中发挥作用。他们还研究了无法产生催产素受体的小鼠，并注意到突触密度显著降低——这表明催产素在大脑连接中起着关键作用。

Kim说，在这项研究中用于研究OTR的相同方法可以应用于其他脑细胞类型，以了解它们在时间上的空间排列。研究小组建立了一个基于网络的平台，以托管和显示新图像，供其他研究人员访问。

Kim说:“这些图像将作为比较各种脑部疾病小鼠模型中OTR表达的基本基线。”“我们能够在自闭症小鼠模型中研究OTR的表达，并将在这些发现的基础上，进一步研究不同细胞的功能和解剖变化大脑细胞类型以及遗传和环境因素如何影响大脑发育在童年早期。”

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