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前額皮質（PFC，prefrontal cortex）是哺乳動物大腦的重要組成部分，其主要參與決策制定、計劃、復雜的社會行為并能整合其他大腦區域的活動；盡管大量的神經科學研究調查了這一關鍵大腦區域的功能和結構，但關于其中神經元的組織背后的機制，研究人員尚不清楚。近日，一篇發表在國際雜志Nature Neuroscience上題為“Single-neuron analysis of dendrites and axons reveals the network organization in mouse prefrontal cortex”的研究報告中，來自中國科學院等機構的科學家們通過研究旨在更好地理解軸突（神經元產生并傳遞脈沖的區域）和樹突（能接受來自其它神經元的神經元分支）是如何在PFC中進行組織的，文章中，他們利用所開發的一種創新性工具繪制出了小鼠PFC中數千個樹突和軸突的圖譜。

研究者Jun Yan表示，此前的研究中，我們重建了小鼠PFC中超過6000個神經元的完整軸突圖譜，而同樣的數據也包含著這些神經元的樹突，由于樹突形態學在確定神經元接受信息方式上扮演著重要角色，下一步我們將會進一步研究來重建這些神經元的樹突結構并調查樹突和軸突之間的關聯。為了進行新的分析，研究人員利用了此前收集的一部分數據來進行研究，同時還利用了其所開發的名為快速神經突示蹤劑（FNT，fast neurite tracer）的工具進行研究，其從本質上來講是一種軟件工具，能通過3D圖形界面來追蹤數萬億字節的圖像信息。研究者表示，我們分析了此前追蹤軸突所獲得的相同數據，而本次研究我們選擇了大約2000個具有最佳樹突圖像質量的神經元來進行完整的重建試驗，隨后我們基于形態學特征對這些樹突進行分類，并分析其與基于相同神經元的軸突投影的分類之間的對應關系。

中國科學家成功重建了小鼠大腦前額皮質中成千上萬個樹突和軸突的圖譜。

圖片來源：Nature Neuroscience(2023). DOI:10.1038/s41593-023-01339-y

通過他們的分析，研究人員就能識別出1515張椎體投影神經元和405個非典型的椎體投影神經元或具有非常規軸突投影模式的多刺星狀神經元；此外，研究者還收集了關于小鼠PFC中投射神經元組織的新見解，并表明，這些神經元能與同一列和其它列的神經元以及其它大腦區域中的神經元相互交流，從而促使神經信息以一種特定的方式在PFC中流動。Yan說道，我們識別出了樹突形態和軸突投射之間的共同和不同特征，同時我們的研究還有兩個關鍵含義，首先其表明了一個更為全面的神經元分類應該考慮樹突和軸突的特征，其次，樹突和軸突的可用性或能促使研究人員更好地重建一個神經網絡。

研究人員最近的研究發現能更為詳細地提供小鼠PFC中軸突和樹突的重建信息，或能指導未來的神經科學研究和理論預測，反過來還能改善科學家們對包括人類在內的所有哺乳動物機體中PFC的理解，并有望開發出新型復雜的大腦啟發計算工具。下一步研究人員將會驗證從樹突和軸突所重建的神經網絡，并學習神經網絡的功能，比如，這種PFC神經網絡是否能告訴研究人員用于人工智能的新型網絡設計？綜上，本文研究為PFC神經網絡的重建和深入分析提供了一種全面的結構譜。（生物谷Bioon.com）

原始出處：

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