生物学家创建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”，利用基因测序和机器学习对果蝇大脑中超过25万个神经元进行了分类。他们的研究发表在自然他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，这种神经元只在苍蝇孵化前存在。
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，只有根据它们的发育历史才能完全理解。”
大脑是由成千上万种不同类型的神经细胞组成的神经元．尽管共享相同的东西遗传信息在美国，神经元通过在每种神经元类型和发育的每个阶段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，研究人员对此进行了长期研究果蝇它们的大脑虽然比人类简单得多，但可以用作模型系统。研究人员之前已经确定了果蝇的大约6万个细胞和200种神经元类型。光叶这是大脑中处理信息的区域视觉信息，包括颜色视觉和物体和运动的检测。
在他们的新研究中自然Desplan实验室的研究人员试图彻底描述视神经叶中神经元的多样性，并建立一个“发育图谱”基因表达他比较了成年果蝇大脑中的细胞，并探索了发育过程中的差异。
研究人员利用最近发明的一种称为单细胞mRNA测序的技术创造了他们的“图谱”，这种技术使他们能够从超过25万个单细胞中捕获和测序mRNA。使用机器学习方法的组合，他们在整个开发过程中将每个细胞分配到特定的细胞类型。
“我们的数据集几乎完全解释了已知的视叶神经元多样性，可以作为理解跨物种大脑发育的范例，”纽约大学博士后、该研究的主要作者之一奈塞特Özel说。“图谱”为研究界提供了一个巨大的资源:我们现在可以简单地查看一个特定的基因在我们选择的任何细胞类型中是否活跃，以及在其发育的任何阶段。”
在构建他们的“发育图谱”时，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，这种神经元在发育过程中只存在于视叶的表面，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，但具有非常相似特性的神经元-称为Cajal-Retzius细胞-也存在于哺乳动物的大脑中，它们对正确的行为至关重要。大脑发育纽约大学生物学博士生、该研究的另一位主要作者菲利克斯·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，这使得细胞在发育过程中与特定的伴侣细胞形成联系，并避免错误的联系。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。神经回路功能的破坏可能完全是由于某些基因程序的缺陷造成的，这些缺陷在发育过程中只是短暂的活跃，而仅仅通过观察最终结果是不可能理解的，”Özel解释说。
最后，这项研究揭示了在形状上看起来相同的神经元可以在大脑的上部和下部表达不同的基因大脑．这些差异使苍蝇能够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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