一项由BRAIN计划主导的突破性研究，通过21篇系列论文，揭示了人类和灵长类大脑的复杂细胞组成，标志着我们对大脑理解的重要飞跃。研究团队利用创新的单细胞转录组学技术，发现了超过3,000种不同的脑细胞及其独特功能。这项研究不仅深入探讨了人类大脑的独特性，还开发了一系列可扩展的技术，为大脑的详细组织结构提供了前所未有的视角。这一神经科学的里程碑为下一阶段的细胞普查工作奠定了坚实基础，推动了对大脑复杂性和功能的更深入理解。

关键发现

1. 巨大的细胞多样性：通过单细胞转录组学技术，科学家发现了超过3,000种不同类型的脑细胞。

2. 全球合作：这项大规模研究由美国国立卫生研究院（NIH）的BRAIN计划资助，涉及全球数百名科学家，旨在探索和记录灵长类（包括人类）大脑的复杂细胞组成。

3. 比较研究：研究还比较了人类大脑与近亲猿类的大脑，揭示了共享的细胞结构以及神经元连接和回路形成中基因使用的显著差异。

研究背景与意义

科学家们刚刚公布了一项大规模研究，旨在理解人类及其近亲灵长类动物的大脑。这项研究由BRAIN计划资助，汇集了全球数百名科学家，探索人类和其他灵长类动物大脑的细胞组成，并展示了如何利用一套变革性的新技术以前所未有的分辨率研究人类大脑的详细组织。

理解大脑的细胞水平是揭示大脑功能、人类独特性以及脑疾病根源的关键。这项研究为更精准地定位脑疾病的细胞基础提供了重要线索，最终可能为这些疾病带来更好的治疗方法。

研究方法与发现

研究团队利用单细胞转录组学技术，分析了单个脑细胞中激活的基因，揭示了惊人的细胞多样性：人类大脑拥有超过3,000种不同类型的脑细胞。

艾伦脑科学研究所的高级研究员Ed Lein博士表示：“这是一个神经科学的关键时刻，新技术使我们能够理解人类和其他灵长类动物大脑的详细细胞组织。这项工作的核心是分子生物学的胜利：差异基因使用可以定义细胞类型，而基因组学工具可以用于创建高分辨率、注释化的全脑细胞图谱。”

研究还探讨了一系列重要问题，例如：

• 个体大脑在细胞水平上有何差异？

• 人类大脑与近亲猿类的大脑有何不同？

• 我们有多少种脑细胞？这些细胞的特性是什么？

• 这些细胞在发育过程中如何形成和成熟？

研究扩展与未来方向

此前的研究已经对人类大脑皮层（大脑的最外层）的单个区域进行了高分辨率的细胞类型绘图，而新发布的研究将这些研究扩展到了整个大脑的数十个甚至上百个区域。研究发现，整个大脑中存在数千种不同类型的脑细胞，其中许多区域的复杂性和多样性此前从未被描述过。

这些研究是**NIH BRAIN计划细胞普查网络（BICCN）**的一部分，该计划于2017年启动，旨在创建脑细胞类型的目录。这项工作展示了尖端细胞和分子方法在应对人类大脑规模和复杂性挑战中的可扩展性，并为下一阶段的细胞普查工作奠定了基础。

研究应用与影响

这些研究不仅为理解大脑进化提供了新视角，还为研究健康和疾病中的基因调控提供了强大工具。例如，研究团队此前已经验证了黑色素瘤细胞状态的调控代码在哺乳动物和斑马鱼之间是保守的，并识别了黑色素瘤患者基因组中的变异。

当前关于脑细胞类型的研究为研究基因组变异的影响及其与心理或认知特征和疾病的关联提供了有用的工具。Ed Lein博士表示：“最终，学习基因组调控代码的模型有潜力筛选基因组，并研究任何物种中特定细胞类型或细胞状态的存在或缺失。这将是研究和更好地理解疾病的强大工具。”

研究资助与贡献

本研究报告的研究得到了美国国立卫生研究院BRAIN计划的支持。研究内容仅代表作者的观点，并不一定反映美国国立卫生研究院的官方观点。

参考文献

• Ed Lein et al., “A comparative atlas of single-cell chromatin accessibility in the human brain,” Science (2023).

• BRAIN Initiative Cell Census Network (BICCN), National Institutes of Health.