作为国家卫生研究院大脑倡议细胞普查网络(BICCN)的一部分，研究人员合作，在今天的杂志特刊上报告了新的数据自然．研究结果描述了不同类型的细胞是如何在老鼠大脑中组织和连接的。

“我们的第一个目标是用老鼠的大脑作为一个模型来真正理解大脑中细胞的多样性以及它们是如何被调节的，”索尔克教授和霍华德休斯医学研究所研究员、BICCN的联合主任约瑟夫·埃克说。“一旦我们建立了这样做的工具，我们就可以转向研究灵长类动物和人类的大脑。”

美国国立卫生研究院通过推进创新神经技术的大脑研究(Brain)计划是“一项大规模的努力，旨在加深对人类大脑内部运作的理解，并改善我们如何治疗、预防和治愈大脑疾病。”自2014年启动以来，BRAIN计划已经颁发了超过18亿美元的研究奖项。

BICCN是BRAIN Initiative的一个子集，专门专注于创建大脑图谱，描述哺乳动物大脑中大量的细胞——以许多不同的技术为特征。索尔克是被授予U19奖的三家机构之一，它们在为BICCN生成数据方面发挥了核心作用。

“这不仅仅是一本大脑的电话簿，”帮助领导BICCN新论文的索尔克大学副教授玛格丽塔·贝伦斯说。“从长远来看，为了治疗脑部疾病，我们需要能够准确地了解哪些细胞类型出现了问题。”

的特刊自然共有17篇BICCN文章，其中包括5篇由索尔克研究人员共同撰写的文章，描述了研究脑细胞的方法和小鼠脑细胞亚型的新特征。一些亮点包括:

• DNA甲基化分析

虽然特刊上的其他论文涉及小鼠脑细胞的功能或结构，但由Ecker, Behrens及其同事领导的工作主要集中在小鼠脑细胞的表观基因组学上。老鼠大脑中的每个细胞都含有相同的DNA序列，但这种DNA的调节方式(即所谓的“表观基因组”)的变化赋予了细胞独特的身份。DNA中胞嘧啶碱基上甲基化学基团的排列(称为“胞嘧啶甲基化”)，指定基因何时开启或关闭，是一种可能高度影响大脑疾病和健康的表观基因组调控形式。

在其中一篇新论文中，索尔克团队使用单细胞DNA甲基化测序分析了103982个小鼠脑细胞。这种方法由埃克实验室开发，研究人员可以研究脑细胞中每条DNA链上甲基化学基团的模式。

当他们将这项技术应用于从小鼠大脑45个不同区域收集的数千个细胞时，他们能够识别出161种细胞类型，每种细胞类型都以其甲基化模式区分开来。

“在此之前，有几种方法可以根据脑细胞的位置或电活动来描述它们，”埃克实验室的研究生、该论文的第一作者之一刘汉清(音译)说。“我们确实扩展了细胞类型的定义，并使用表观基因组学定义了数百种潜在的细胞类型。”

研究小组继续表明，甲基化模式可以用来预测大脑中任何给定细胞的来源——不仅仅是在广泛的区域内，而是在一个区域内的特定细胞层。这意味着最终可以开发出针对细胞独特的表观基因组，只作用于一小群细胞的药物。

• 神经元目的地模式

在另一篇由Ecker和Salk教授Edward Callaway共同撰写的论文中，研究人员研究了DNA甲基化和神经连接之间的关系。该团队开发了一种分离连接大脑区域的细胞的新方法，然后研究它们的甲基化。他们在11827个单独的老鼠神经元上使用了这种方法，这些神经元都是从老鼠皮层向外延伸的。他们发现，细胞中的甲基化模式与细胞的投射(目的地)模式相关。例如，从运动皮层连接到纹状体的神经元与连接初级视觉皮层和丘脑的神经元具有不同的表观基因组学。

索尔克大学博士后张竹竹(Zhuzhu Zhang)说:“神经元不是孤立地起作用的，它们通过相互交流发挥作用，所以了解这些连接是如何建立的，以及它们是如何工作的，对于理解大脑是至关重要的。”张竹竹与研究生周景田(Jingtian Zhou)是这篇论文的共同第一作者，两人都是埃克实验室的成员。

研究人员表示，关于小鼠脑细胞的新数据仅仅是创建小鼠大脑完整图谱的第一步，更不用说人类大脑了。但了解细胞类型的区别对未来的研究和未来的脑治疗至关重要。

卡拉威说:“在这些基础研究中，我们描述的是大脑的‘部分清单’。”“拥有这个部件列表是革命性的，将为研究大脑开辟一系列全新的机会。”