科学家早就知道，我们的大脑分为专门的区域，每个区域负责不同的任务。例如，视觉皮层处理我们看到的东西，而运动皮层控制运动。但 这些区域是如何形成的——以及它们的神经构造块有何不同——仍然是个谜。

今天发表在《自然》杂志上的一项研究 为大脑细胞景观提供了新的线索。艾伦脑科学研究所的研究人员使用一种名为 BARseq 的先进方法来快速分类和绘制九只小鼠大脑中数百万个神经元的图谱。他们发现，虽然大脑区域共享相同类型的神经元，但这些细胞的特定组合赋予每个区域独特的“签名”，类似于细胞身份证。

研究小组进一步探索了感官输入如何影响这些细胞特征。他们发现，失明的小鼠视觉皮层内的细胞类型发生了重大重组，这模糊了与邻近区域的区别。这些变化并不局限于视觉区域，而是发生在一半的皮质区域，尽管程度较小。

该研究强调了感官体验在塑造和维持每个大脑区域独特的细胞身份方面的关键作用。

“BARseq 让我们以前所未有的精度看到感官输入如何影响大脑发育，”这项研究的共同主要作者、艾伦研究所助理研究员陈晓音博士说。“这些广泛的变化说明了视觉在塑造我们的大脑方面有多么重要，即使是在最基本的层面上。”

强大的新型大脑绘图工具

艾伦研究所的联合主要作者、科学家Mara Rue博士表示，此前，跨多个大脑捕获单细胞数据具有挑战性。但她说，BARseq 比类似的绘图技术更便宜、更省时，使研究人员能够检查和比较多个个体的全脑分子结构。

BARseq 用独特的 RNA“条形码”标记单个脑细胞，以追踪它们在大脑中的连接。这些数据与基因表达分析相结合，使科学家能够精确定位和识别组织切片中的大量神经元。

在这项研究中，研究人员使用 BARseq 作为独立方法来快速分析完整组织样本中的基因表达。在短短三周内，研究人员绘制了来自 8 个大脑的超过 900 万个细胞的图谱。

陈说，BARseq 的规模和速度为科学家提供了一种强大的新工具，可以更深入地研究大脑的复杂结构。

“BARseq 使我们不再局限于绘制‘模型’或‘标准’大脑的样子，而是开始将其用作了解大脑如何变化和变异的工具，”Chen 说道。“通过这种吞吐量，我们现在可以非常系统地提出这些问题，这是其他技术无法想象的。”

Chen 和 Rue 强调，BARseq 方法是免费提供的。他们希望他们的研究能够鼓励其他研究人员使用它来研究大脑的组织原理或放大与疾病相关的细胞类型。

“这不是只有大型实验室才能做到的事情，”Rue 说道。“我们的研究证明了 BARseq 可以让该领域的广大人士使用空间转录组学来解答他们自己的问题。”