基底神经节是位于大脑深处的细胞群，负责处理运动、认知、情绪及决策信息。其功能异常与帕金森病、亨廷顿病、精神分裂症、双相情感障碍等多种神经退行性疾病和精神疾病密切相关。
近期，研究人员发布了迄今为止最详细的基底神经节图谱。这一成果由发表在 Cell、Cell Reports、Cell Reports Methods、Cell Systems、Cell Genomics 和 Neuron 等期刊上的26篇论文共同描述。该研究不仅涵盖了此前未被充分研究的神经元类型，还揭示了大脑细胞随年龄增长的变化规律，并指出了可能与疾病相关的特定细胞群体。
这项跨学科合作涉及九个国家的数百名科学家，属于美国国家卫生研究院（NIH）于2022年启动的“BRAIN倡议细胞地图网络”（BICAN）项目的一部分。该项目耗资5亿美元，旨在构建哺乳动物大脑的参考图谱。
西班牙卡迪斯大学神经科学家 Ana Muñoz-Manchado 评价道：“这是我们在该领域所需的庞大词典。”
跨物种比较揭示保守细胞类型
新发布的基底神经节图集包含了来自6个人类大脑的2100万个细胞数据，以及3个恒河猴和食蟹猴大脑中的300万个细胞数据，此外还有两只海鞘的150万个细胞数据。研究人员还整合了先前发表的小鼠大脑全图数据。
通过对灵长类动物基底神经节的比较分析，研究团队在人类和大猩猩中发现了61种细胞类型。这些细胞类型在进化过程中保持了7600万年的稳定性。
项目组分析了不同发育阶段的大脑组织样本，综合了基因表达测量、DNA修饰调控记录、电活动监测以及细胞核内DNA折叠方式等多维度信息。华盛顿州西雅图艾伦大脑科学研究所的生物信息学家 Michael Hawrylycz 指出，研究人员绘制了每个细胞在大脑中的位置，并设计了一个统一的框架来描述和注释这些细胞。“这基本上是一个支架，让我们能够更容易地完善大脑其余部分的图谱。”他说。
分子边界与个体差异
其中一项研究检查了来自19位已故人类捐献者的110万个细胞。与具有清晰解剖边界的脑区不同，纹状体缺乏整齐的解剖界限。研究人员在人类和非人灵长类动物的纹状体中识别出六个具有独特分子特征的区域，每个区域包含不同的神经元和胶质细胞群。
尽管在显微镜下这些区域的细胞外观相似，但它们表现出显著的转录组差异。研究发现，随着年龄增长，基因表达模式趋于相似，特别是在受亨廷顿病和帕金森病影响的大脑区域更为明显。
另一项研究分析了178位年龄在27岁至90岁以上的已故成年捐赠者近400万个纹状体和前额皮层细胞。结果显示，这两个脑区的细胞组成存在显著的人际差异。这一发现强调了建立标准化大脑细胞图谱以解释个体差异的重要性。
