使用STANN对大脑形态层进行架构分析
信用:作者/细胞系统，2021
为了更好地理解像大脑这样复杂的器官是如何运作的，科学家们努力准确地理解其详细的细胞结构和其中发生的细胞间通讯
贝勒医学院的博士
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阿布·哈桑·萨梅及其同事朝着这个方向迈出了重要一步
他们开发了先进的计算方法，使人们对错综复杂的大脑结构和功能有了新的认识，这可能会提高对这个复杂器官的理解，无论是在健康还是疾病方面
“目前，我们有技术可以识别和定位组织中的单个细胞
我们也能够确定该组织中每个单细胞产生的产物是什么，”相应的作者Samee说，他是分子生理学和生物物理学的助理教授，也是贝勒大学器官修复和更新中心的成员
哺乳动物的大脑很复杂，由几百万到几千亿个细胞组成，当被分析时，它们会产生大量的数据
面临的挑战是如何将这些数据集中的信息整合起来，生成一个可靠地反映器官如何工作的模型
" 在目前的研究中，萨梅与该作品的第一作者弗朗西斯科·何塞·格里桑蒂·卡诺佐和博士合作
詹姆斯·马丁与贝勒大学和德克萨斯心脏研究所合作，左震也与贝勒大学合作，开发了一个神经网络模型来阐明复杂组织的结构和功能方面
他们称模型为使用神经网络的空间转录组细胞类型分配
“我们还使用了其他先进、复杂的计算方法，使模型更加严谨，”Samee说
“我们将sten和其他方法应用于现有的小鼠嗅球大脑数据集，并开始看到大脑细胞结构和功能中非常有趣的模式
" 大脑由不同的形态层组成，STANN允许研究人员预测他们细胞组织的详细图像
“一层一层地，我们的模型提供了不同细胞类型的精确位置，无论它们是否相互交流以及通过什么方式，”Samee说
“对我们来说，这是一个‘灵光乍现’的时刻
" Samee和他的同事们确定细胞类型的组成在形态层中是相当一致的
例如，特定层可能具有一定百分比的星形胶质细胞、神经元和小胶质细胞，它们在整个同一层中保持不变
“如果我们从同一形态层的不同区域取几个小切片，这些百分比看起来非常相似
然而，百分比可能会从一层到另一层发生变化，”Samee解释说
该团队在研究细胞共定位时发现了一种不同的模式
“例如，在形态层的一个区域，我们可以看到星形胶质细胞与嗅觉神经元共定位
但在同一形态层的另一个区域，这些细胞可以完全分离，”Samee解释说
“我们还看到，两种细胞类型之间的细胞间通讯在形态层的不同区域发生变化，这反映了基因调控网络随着位置的变化而变化
" 研究人员假设大脑中的形态层具有不同的细胞类型空间定位群落
这些群落在细胞类型组成上是相似的，但是在细胞类型如何在群落内共同定位和交流上有很大的差异
这表明脑细胞类型具有执行位置特异性功能的空间定位亚型
“这种关于单细胞和功能水平的大脑组织的新的详细观点以前没有被描述过，”Samee说
“我们在这项工作中开发的神经网络模型方法为其他研究人员提供了一个‘指导手册’,用于研究大脑或其他器官的其他区域，例如心脏，这是我实验室的主要兴趣，”合著者、分子生理学和生物物理学副主席兼教授薇薇安·L·马丁说
史密斯再生医学讲座教授，贝勒医学院器官修复和更新中心主任
马丁还是德克萨斯心脏研究所心肌细胞更新实验室的主任
这项研究发表在《细胞系统》杂志上
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