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前额皮质（PFC，prefrontal cortex）是哺乳动物大脑的重要组成部分，其主要参与决策制定、计划、复杂的社会行为并能整合其他大脑区域的活动；尽管大量的神经科学研究调查了这一关键大脑区域的功能和结构，但关于其中神经元的组织背后的机制，研究人员尚不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“Single-neuron analysis of dendrites and axons reveals the network organization in mouse prefrontal cortex”的研究报告中，来自中国科学院等机构的科学家们通过研究旨在更好地理解轴突（神经元产生并传递脉冲的区域）和树突（能接受来自其它神经元的神经元分支）是如何在PFC中进行组织的，文章中，他们利用所开发的一种创新性工具绘制出了小鼠PFC中数千个树突和轴突的图谱。

研究者Jun Yan表示，此前的研究中，我们重建了小鼠PFC中超过6000个神经元的完整轴突图谱，而同样的数据也包含着这些神经元的树突，由于树突形态学在确定神经元接受信息方式上扮演着重要角色，下一步我们将会进一步研究来重建这些神经元的树突结构并调查树突和轴突之间的关联。为了进行新的分析，研究人员利用了此前收集的一部分数据来进行研究，同时还利用了其所开发的名为快速神经突示踪剂（FNT，fast neurite tracer）的工具进行研究，其从本质上来讲是一种软件工具，能通过3D图形界面来追踪数万亿字节的图像信息。研究者表示，我们分析了此前追踪轴突所获得的相同数据，而本次研究我们选择了大约2000个具有最佳树突图像质量的神经元来进行完整的重建试验，随后我们基于形态学特征对这些树突进行分类，并分析其与基于相同神经元的轴突投影的分类之间的对应关系。

中国科学家成功重建了小鼠大脑前额皮质中成千上万个树突和轴突的图谱。

图片来源：Nature Neuroscience(2023). DOI:10.1038/s41593-023-01339-y

通过他们的分析，研究人员就能识别出1515张椎体投影神经元和405个非典型的椎体投影神经元或具有非常规轴突投影模式的多刺星状神经元；此外，研究者还收集了关于小鼠PFC中投射神经元组织的新见解，并表明，这些神经元能与同一列和其它列的神经元以及其它大脑区域中的神经元相互交流，从而促使神经信息以一种特定的方式在PFC中流动。Yan说道，我们识别出了树突形态和轴突投射之间的共同和不同特征，同时我们的研究还有两个关键含义，首先其表明了一个更为全面的神经元分类应该考虑树突和轴突的特征，其次，树突和轴突的可用性或能促使研究人员更好地重建一个神经网络。

研究人员最近的研究发现能更为详细地提供小鼠PFC中轴突和树突的重建信息，或能指导未来的神经科学研究和理论预测，反过来还能改善科学家们对包括人类在内的所有哺乳动物机体中PFC的理解，并有望开发出新型复杂的大脑启发计算工具。下一步研究人员将会验证从树突和轴突所重建的神经网络，并学习神经网络的功能，比如，这种PFC神经网络是否能告诉研究人员用于人工智能的新型网络设计？综上，本文研究为PFC神经网络的重建和深入分析提供了一种全面的结构谱。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Gao, L., Liu, S., Wang, Y.et al.Single-neuron analysis of dendrites and axons reveals the network organization in mouse prefrontal cortex.Nat Neurosci26, 1111–1126 (2023). doi：10.1038/s41593-023-01339-y

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