人类大脑计划：科学家们对人脑组织有了新的认识

导读：人类的大脑是非常复杂的，大约有1000亿个神经元，估计有100万亿个连接。

人类的大脑是非常复杂的，大约有1000亿个神经元，估计有100万亿个连接。即使你知道大脑的主要区域，如大脑皮层、小脑、下丘脑、丘脑、额叶、枕叶、颞叶、顶叶、杏仁核、海马体和延髓，你仍然远远不能理解大脑是如何在包括细胞、分子和基因表达模式和关系的更深层次上组织的。人类大脑计划（HBP）项目的科学家们正在努力了解人脑的深层复杂性。

凭借其定制的研究基础设施，他们正在将神经科学推进到新的水平。HBP是一个由来自123个机构的500多名研究人员组成的大型研究项目。

大脑区域的特定细胞、分子和基因表达模式与功能有关，但它们之间的确切关系在很大程度上仍然未知。HBP项目的科学家们的新发现阐明了这些关系，并使人们能够更全面地了解人脑组织。

HBP项目的研究人员进行了一项针对皮层组织三个层面的研究：细胞结构、神经递质受体结构和神经递质受体基因表达。该研究阐明了人类大脑组织在视觉、听觉、体感和运动功能系统方面的原则，超越了形成新皮质的“马赛克”区域的简化观点。该结果发表在《神经影像学》杂志上。

为了揭示功能系统的不同属性，以及一个功能系统内的脑区在处理层次方面的不同--从初级到高级联想，该团队分析了Julich Brain Atlas图谱--人类大脑的三维多模态图谱--的细胞结构和受体结构数据，并将这些数据与艾伦人脑图谱的转录组数据进行了比较。

“弥合不同层次的大脑组织之间的差距是当今神经科学的最大挑战之一。在Julich Brain Atlas图谱中，我们可以系统地做到这一点。它整合了数据，是一个宝贵的工具，”该研究的第一作者Daniel Zachlod说。

研究人员在视觉、听觉、体感和运动系统的15个细胞结构区调查了神经递质受体密度与其相应基因的关系。他们分析了这些功能系统中每个脑区内的差异性基因表达。

“我们发现，一个功能系统内的受体结构和基因表达模式以一种系统的方式发生变化，与信息处理的复杂性增加相对应，”HBP项目科学主任Katrin Amunts解释说。

该研究展示了一种方法，通过使用多层次的Julich-Brain Atlas来揭示结构与功能之间的关系，以连接不同规模的大脑组织。

以前的研究已经表明受体基因的表达与啮齿类动物的大脑功能分化有关，但关于人脑的数据要稀少得多，也更零散。本研究的作者认为，必须将这种研究扩展到人脑，以便更好地了解健康的大脑，以及神经递质系统改变的大脑疾病的发病机制。