最近，南加州大學（USC）的科學家們，繪制了小鼠大腦的一個未知部分，可解釋亨廷頓氏中和自閉癥這類疾病中可能發生了哪些電路中斷。

本文通訊作者、南加州大學Mark and Mary Stevens神經影像和信息學研究所的神經學副教授董宏偉（音譯，Hong-Wei Dong）和他的同事們，在過去的十年里一直都在繪制小鼠大腦的路線圖。他們最近的研究結果發表在6月20日的《Nature Neuroscience》雜志，研究了負責運動學習的那部分大腦（即背側紋狀體——它位于大腦的前部附近）的連接。

科學家向大約150只小鼠大腦結構中注入了熒光分子，并用高分辨率顯微鏡，在這些分子穿過大腦“細胞高速公路”的時候記錄它們，“細胞高速公路”需要處于最佳狀態，才能使大腦的不同部分進行溝通和協調行為。在以前未測量的背側紋狀體中，南加州大學研究人員確定了29個不同的區域，負責諸如眼球運動、口腔和面部動作以及疼痛信息處理這些事情。它們還位于協調復雜肢體動作的樞紐。

董宏偉博士說，帕金森癥、強迫癥、注意力缺陷多動障礙和許多其他運動障礙，都涉及到這部分大腦區域的連接。董博士實驗室的研究人員，自始至終以同樣的方式跟蹤電路路徑，可能會慢慢地解開這些謎團。

董博士說：“這項研究讓研究人員進入到了下一個水平，幫助他們了解大腦電路是如何被中斷的。以前，背側紋狀體是一個巨大的事情。就如同告訴別人來加州拜訪你，他們應該怎么走？我們實際上是把范圍縮了——我住在北好萊塢這個公寓。在未來，這將幫助人們真正了解某些特定疾病的通路。”

亨廷頓氏舞蹈癥的早期癥狀，包括眼球運動減緩或異常和口吃。董博士說，大多數病人經歷了抑郁，并有精神問題，例如不合群和失眠。他的實驗室已經把背側紋狀體進行了細分，所以科學家們可以更好地預測這個大腦結構中的問題區域，并將研究焦點集中在那里。

董博士說：“當然，人類和小鼠是不同的，但他們都是哺乳動物。最大的差異在于高級認知。所以我們可以使用小鼠大腦的組織，來理解人類的大腦是如何組織的。”

畢竟，大多數科學研究都始于小鼠的水平。理解小鼠大腦是至關重要的，并將可能促使開發新的藥物和醫學療法。

進一步闡述基本的大腦圖譜

大腦皮層是大腦的CEO；它通過與大腦結構（如背側紋狀體，被分成四個區域）的連接，調節著更高層次的功能，如運動學習和注意力。現在，南加州大學研究人員說，他們首次繪制了最全面的背側紋狀體和大腦皮層之間的關系圖。

本文第一作者、USC Keck醫學院神經影像實驗室的助理教授Houri Hintiryan指出：“如果你有一個大的結構，你很難知道哪部分是問題區域。這項研究顯示，這個大腦區域有29這個不同部分接受來自大腦皮層的信息。我們為尋求理解大腦的哪一部分做了什么，提供了結構基礎。”

董博士說，大數據項目在小鼠連接組項目中是公開可用的，將有助于精密醫學的飛躍。他的研究團隊接下來將繪制海馬體——情感、記憶和自主神經系統的中心。這個區域的詳細圖譜，可能會讓阿爾茨海默病的研究更進一步。

董博士說：“根據我們的大腦圖譜，研究人員可以尋找電路特異性的藥物。現在我們提供了一個非常清晰的圖譜，來幫助人們進行干細胞研究。他們知道將干細胞準確地放在哪里。”

董博士選擇繪制小鼠大腦圖譜，這樣他的實驗室就可以檢測單個神經元和軸突，鄰近神經元的門戶。相比之下，人類的大腦看起來模糊，如果科學家得放大細節才能繪制它們的圖譜。

許多南加州大學的科學家使用大數據，來找到棘手問題的答案，如阿爾茨海默氏癥和創傷后應激障礙。事實上，南加州大學擁有Enhancing Neuro Imaging Genetics Through Meta Analysis (ENIGMA)網絡，全球190個機構的合作。ENIGMA是世界上最大的腦成像項目。

在2014年，董宏偉博士帶領的研究小組，在《細胞》（Cell）雜志上的一項新研究中，繪制出了一張小鼠全腦圖譜，揭示了大腦皮質中數百條神經元通路。這一在線開放獲取的交互式圖像數據庫：小鼠連接組項目（Human Connectome Project），為有興趣研究整個大腦皮質網絡構造和功能的研究人員提供了一個寶貴的資源。