院况简介
1949年,伴随着新中国的诞生,中国科学院成立。
作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。 更多简介 +
院领导集体
创新单元
科技奖励
科技期刊
中国科学院学部
中国科学院院部
语音播报
人类小脑体积仅为大脑总体积的10%,却包含整个神经系统超过50%的神经元。小脑不仅协调运动,而且影响着人类的思考和情感。在探索小脑功能多样性的过程中,特别是剖析小脑如何参与和影响认知功能和情绪处理,研究发现了一个关键的轴线——感觉运动-联络(SA)轴。这一轴线有助于解释小脑功能层级的复杂性。然而,多数研究集中在探讨人类大脑皮层中SA轴的产生和意义,而鲜有关于小脑上的SA轴是如何形成及其生物学基础的研究。
近日,中国科学院自动化研究所脑图谱与类脑智能实验室樊令仲等,在前期发现的人类小脑功能异质背后的遗传学证据的基础上,进一步探究了人类小脑功能层级结构的生物学基础。相关研究成果以Spatio-Molecular Profiles Shape the Human Cerebellar Hierarchy Along the Sensorimotor Association Axis为题,发表在《细胞报告》(Cell Reports)上。该研究系统集成了跨尺度的多组学信息,全景式地揭示了小脑SA轴背后的时空分子谱——从遗传特征、中间分子模式、细胞类型、生物过程,到时空发育模式、疾病相关性、演化相关性、大小脑交互作用。
该研究试图回答如下科学问题:基因表达的显著变化是否涉及塑造小脑SA轴;什么中间生物学原理介导了SA轴的形成,以及这些分子基质与小脑相关的神经发育、进化和神经精神障碍之间是否存在联系;考虑到小脑的功能多样性主要源自其与大脑结构之间相互连接,小脑的空间-分子特征如何在遗传和功能连接层面与大脑皮层相互作用。
针对这些问题,该研究结合人脑转录组图谱和多模态人类脑影像数据,发现基因表达可以显著预测小脑SA轴,同时通过空间自相关保留置换识别出一组显著基因,并首次将基因集变异分析引入脑影像-转录组关联分析中,发现了基因用来组织小脑功能层级性的空间分子特征。这些空间分子特征与神经精神功能障碍和人脑演化密切相关。此外,小脑与大脑在遗传和功能连接水平上的相互作用,分别与大脑皮层和小脑的SA轴相一致,提供了大小脑SA轴一致性的可能性基础。
综上,该研究提供了构成人类小脑SA轴的时空分子特征证据,揭示了小脑形成SA轴的微观-宏观相交互的组织模式。研究通过整合关于人类小脑功能的多层次发现,沿着SA轴,小脑神经递质传递相关基因的表达增加,发育进程产生差异,受演化有关的生物过程的影响增加,且与精神疾病的关联增加。
研究工作得到科技创新2030-“脑科学与类脑研究”重大项目和国家自然科学基金等的支持。
人类小脑功能层级结构背后的时空分子谱研究思路
© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002
地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)
编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中国科学院 版权所有 京ICP备05002857号-1 京公网安备110402500047号 网站标识码bm48000002
地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
电话: 86 10 68597114(总机) 86 10 68597289(总值班室)
编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中国科学院 版权所有
京ICP备05002857号-1
京公网安备110402500047号
网站标识码bm48000002
地址:北京市西城区三里河路52号 邮编:100864
电话:86 10 68597114(总机)
86 10 68597289(总值班室)
编辑部邮箱:casweb@cashq.ac.cn