科学家对大脑如何运作的新见解

为了更好地了解大脑等复杂器官的功能，科学家们努力准确了解其详细的细胞结构和其中发生的细胞间通讯。

在贝勒医学院，Md. Abul Hassan Samee 博士和他的同事们朝着这个方向迈出了重要的一步。他们开发了先进的计算方法，使人们对大脑结构和功能的复杂性有了新的认识，这可能会增强对这种复杂器官的理解，无论是健康还是疾病。

“目前，我们拥有使我们能够识别和定位组织中单个细胞的技术。我们还能够确定该组织中每个单细胞产生的产物是什么，”通讯作者、分子生理学和生物物理学助理教授、贝勒器官修复和更新中心成员萨米说。

哺乳动物的大脑很复杂，由数百万到数千亿个细胞组成，在进行分析时，它们会生成大量数据。挑战在于开发将这些数据集中的信息整合在一起的方法，以生成一个能够可靠地反映器官工作方式的模型。”

在当前的研究中，Samee 与该工作的第一作者弗朗西斯科·何塞·格里桑蒂·卡诺佐、贝勒和德克萨斯心脏研究所的詹姆斯·马丁博士以及贝勒的Zhen Zuo 合作开发了一个神经网络模型来阐明复杂组织的结构和功能方面。他们将使用神经网络 (STANN) 的模型称为空间转录组学细胞类型分配。

“我们还使用了其他先进、复杂的计算方法，使模型更加严格，”Samee 说。“我们将 STANN 和其他方法应用于小鼠嗅球的现有大脑数据集，并开始在大脑的细胞结构和功能中看到非常有趣的模式。”

大脑由不同的形态层组成，而 STANN 使研究人员能够预测其细胞组织的详细图片。“我们的模型逐层提供了不同细胞类型的精确位置，它们是否相互通信以及通过何种方式进行通信，”Samee 说。“这对我们来说是一个‘尤里卡时刻’。”

Samee 和他的同事确定细胞类型组成在形态层内非常一致。例如，特定层可能具有一定百分比的星形胶质细胞、神经元和小胶质细胞，它们在整个同一层中保持不变。“如果我们从同一形态层的不同区域取几个小部分，这些百分比看起来非常相似。但是，百分比可能会从一层到另一层发生变化，”Samee 解释说。

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