以連接組和空間轉(zhuǎn)錄組為代表的多組學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入單細(xì)胞分辨率時(shí)代，需要具有單細(xì)胞水平空間定位能力的參考腦圖譜。然而，這樣的地圖集是不可用的。

2025年7月2日，海南大學(xué)和華中科技大學(xué)駱清銘/龔輝及加州大學(xué)洛杉磯分校董紅衛(wèi)共同通訊（豐釗為第一作者）在Nature在線發(fā)表題為“A mouse brain stereotaxic topographic atlas with isotropic 1-μm resolution”的研究論文，該研究展示了一個(gè)基于Nissl的全鼠腦細(xì)胞結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)集，其各向同性分辨率為1微米，通過連續(xù)顯微光學(xué)切片斷層掃描獲得。

通過整合多模態(tài)圖像，研究人員構(gòu)建了小鼠大腦的三維參考圖譜，提供了916個(gè)結(jié)構(gòu)的三維地形，并實(shí)現(xiàn)了1微米分辨率的任意角度切片圖像生成。該研究開發(fā)了一個(gè)基于信息學(xué)的圖譜圖像可視化和共享平臺(tái)，提供腦切片配準(zhǔn)、神經(jīng)回路映射和智能立體定向手術(shù)計(jì)劃等服務(wù)。該地圖集可與廣泛使用的立體定位地圖集互操作，支持相應(yīng)的二維冠狀面跨地圖集導(dǎo)航和三維地圖集空間的空間映射。通過促進(jìn)大型腦圖譜項(xiàng)目的數(shù)據(jù)分析和可視化，該研究的圖譜有望成為在單細(xì)胞水平上研究整個(gè)大腦的多功能腦信息學(xué)工具。

腦立體定位圖譜長(zhǎng)期以來一直是確定空間位置和理解大腦生物結(jié)構(gòu)組織原理的重要參考。近年來，中觀尺度的空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)和單神經(jīng)突水平的神經(jīng)回路追蹤使得人們迫切需要確定大腦內(nèi)任意給定細(xì)胞的空間位置，這對(duì)大腦核的精確解剖定位提出了更高的挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的嚙齒動(dòng)物腦參考地圖集由100多個(gè)Nissl染色的冠狀切片組成，由經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)解剖學(xué)家手工注釋。由于技術(shù)限制和勞動(dòng)密集型的過程，這些切片的間隔為數(shù)百微米，無法觀察到連續(xù)的變化，特別是沿著軸向觀察任何給定大腦結(jié)構(gòu)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。這也阻礙了精確的三維（3D）重建和精確確定解剖邊界。盡管一些地圖集同時(shí)提供了一些補(bǔ)充的矢狀面和水平面，但這些切片來自不同的樣本，導(dǎo)致從不同方向識(shí)別大腦結(jié)構(gòu)的不一致性。當(dāng)研究人員以不同于參考圖譜的角度切割大腦切片時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步的差異，從而進(jìn)一步限制其效用。

為了克服二維（2D）參考地圖集的局限性，便于大規(guī)模神經(jīng)回路和多組學(xué)數(shù)據(jù)集的三維腦映射，Wang等人基于小鼠腦組織的自身熒光構(gòu)建了一個(gè)共同坐標(biāo)框架（CCF）。CCF中結(jié)構(gòu)的解剖描繪是基于相對(duì)低分辨率的計(jì)算得出的平均模板，而不是實(shí)際的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。此外，用于構(gòu)建該模板的數(shù)據(jù)集的軸向分辨率僅為100 μm，不足以識(shí)別細(xì)胞級(jí)細(xì)節(jié)。因此，許多大腦結(jié)構(gòu)的描繪成為爭(zhēng)議的主題。這些限制并不適合繪制單個(gè)神經(jīng)元分辨率形態(tài)和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。

STAM概述及其附帶的資源和工具（圖源自Nature）

為了解決這些挑戰(zhàn)，研究人員利用具有各向同性1微米分辨率的3D Nissl染色圖像數(shù)據(jù)集構(gòu)建了3D小鼠大腦立體定位圖譜，代表了所有結(jié)構(gòu)的地形，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞分辨率。研究人員定義了一個(gè)基于顱骨和顱內(nèi)參考點(diǎn)的空間坐標(biāo)系統(tǒng)，稱之為基準(zhǔn)點(diǎn)。

該研究還開發(fā)了圖譜的可視化和應(yīng)用服務(wù)，以滿足科學(xué)界在圖譜可視化、智能立體定位手術(shù)計(jì)劃等方面的多樣化需求。在過去的100年里，大腦圖譜不斷發(fā)展。研究人員相信這個(gè)新重建的小鼠腦圖譜，具有1微米的各向同性分辨率，將標(biāo)志著另一個(gè)里程碑。它為大規(guī)模腦制圖項(xiàng)目提供了一個(gè)多功能的信息學(xué)工具，并為許多科學(xué)家提供了有價(jià)值的“傳統(tǒng)參考地圖集”。

參考消息：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09211-8