生物学家创造了神经元基因表达的“图谱”，记录了脑细胞的多样性

纽约大学的研究人员创建了神经元中基因表达的“发育图谱”，使用基因测序和机器学习对果蝇大脑中的25万多个神经元进行了分类。他们的研究发表在自然的研究发现，神经元在发育过程中表现出最大的分子多样性，并揭示了一种以前未知的神经元类型，只在苍蝇孵化之前存在。

该研究的资深作者、纽约大学生物学教授克劳德·德斯普兰说:“组成我们大脑的不同细胞类型的多样性，只能根据它们的发育历史来充分理解。”

大脑由成千上万种不同类型的大脑组成神经元．尽管有着相同的经历遗传信息在美国，神经元通过在每种神经元类型和发育的每个点上打开不同的基因集来实现这种多样性。

了解大脑的多样性细胞这是研究人员长期研究的问题果蝇它们的大脑虽然比人类的简单得多，但可以用作模型系统。研究人员此前发现，果蝇大约有6万个细胞和200种神经元类型。光叶即大脑中处理信息的区域视觉信息包括彩色视觉和物体和运动的检测。

在他们的新研究中自然在美国，Desplan实验室的研究人员试图彻底表征视神经叶中神经元的多样性，并建立一个“发育图谱”基因表达比较成年果蝇大脑中的细胞，探索发育过程中的差异。

研究人员利用最近发明的一种被称为单细胞mRNA测序的技术，创建了他们的“图谱”，这种技术允许他们从超过25万个单细胞中捕获和测序mRNA。通过结合机器学习方法，他们在整个开发过程中将每个细胞分配给特定的细胞类型。

“我们的数据集几乎完全解释了视神经叶的已知神经元多样性，可以作为理解跨物种大脑发育的范例，”纽约大学博士后助理Neset Özel说，他是该研究的主要作者之一。“‘图谱’为研究界提供了巨大的资源:我们现在可以简单地查看特定基因在我们选择的任何类型的细胞中是否活跃，以及在其发育过程中的任何时间点。”

在构建“发育图谱”的过程中，研究人员有了几个发现。首先，他们在果蝇身上发现了一种全新的神经元类型，这种神经元在发育过程中只存在于视叶表面，但在果蝇孵化前通过程序性细胞死亡被移除。

“虽然我们还不了解这些以前未知的神经元的功能，但具有非常相似性质的神经元——称为Cajal-Retzius细胞——也存在于哺乳动物的大脑中，它们对正常发育至关重要大脑发育这项研究的另一位主要作者、纽约大学生物学博士生费利克斯·西蒙(Felix Simon)说。

此外，研究人员发现，与成年神经元相比，神经元在发育过程中表现出最高水平的分子多样性，允许细胞在发育过程中与特定的伙伴细胞形成连接，并避免错误的连接。因此，神经元可以获得独特的特征和功能，这完全是由于它们的发育历史，即使它们在成人大脑中的生理特性可能是相同的。

“这对神经发育障碍的研究具有重大意义。神经回路功能的中断可能完全是由于某些遗传程序的缺陷造成的，这些缺陷在发育过程中只是短暂的活跃，仅通过观察最终结果是不可能理解的。”Özel解释道。

最后，该研究揭示了看起来形式相同的神经元可以在大脑的上半部分和下半部分表达不同的基因组大脑．这些差异可以让苍蝇对它们接收到的视觉信息进行不同的计算——例如，天空和地面。

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