美国国立卫生研究院(NIH)BRAIN倡议细胞普查网络(BRAIN Initiative Cell Census Network)已经达到了它的第一个重要里程碑，揭示了哺乳动物初级运动皮层的细胞类型图集和解剖神经元接线图，这些数据来源于对小鼠、猴子和人类的详细研究。这一公开可用的资源代表了三大洲45个以上机构的250多名科学家的国际合作努力的成果。该图谱为更深入地研究哺乳动物大脑其余部分的细胞类型奠定了基础，并可能帮助科学家将动物模型中的研究成果转化为人类。这些发现作为17篇相关论文发表在《Nature》杂志的专刊上。
“多亏了这一开创性的合作，我们现在对大脑运动皮层中发现的脑细胞及其基本功能特性有了全面的了解，”美国国立卫生研究院院长Francis S.Collins医学博士说。“该图谱将为未来研究物种内部和跨物种的大脑结构和功能提供一个跳板。”
人类的大脑是一个极其复杂的器官，由大约1000亿个神经元和大约等量的非神经元细胞以及数万亿个神经元连接组成。尽管所有人的大脑结构大体相同，但各种环境和遗传因素决定了我们大脑的发育和功能。换句话说，每个人的大脑反映了他们独特的背景和生活经历。全面了解构成大脑的所有细胞类型、它们的特征以及它们在个体之间的差异，对于理解是什么让我们成为人类至关重要。
重要的是，了解在大脑结构和功能发展中发挥作用的因素是了解疾病(如精神分裂症、成瘾、癫痫和阿尔茨海默病)如何发展的关键一步。
过去10年的科学进步使研究人员能够从仅仅分析脑细胞的物理特征转向研究细胞功能的分子特征。研究人员现在可以检查转录组（细胞中完整的基因读数集，其中包含制造蛋白质和其他细胞产品的指令）和细胞表观基因组（细胞DNA的一组化学修饰，改变细胞基因信息的表达方式）技术创新现在已经扩展到允许对数千万个单个细胞进行快速、经济有效的分析，以更好地理解大脑的组成部分。
这些科学进步为研究人员提供了机会，以前所未有的细节水平了解大脑的结构和功能。2017年，BICCN召集了多组研究人员，协同努力，开发了人类大脑、猴子大脑和小鼠大脑细胞类型的综合参考。BICCN的研究人员开始对哺乳动物大脑的不同细胞进行分类和绘制地图，这很像人口普查，普查人员记录个体的人口统计学和地理特征。研究人员关注的是初级运动皮层，这是大脑中涉及控制复杂运动的区域，众所周知，哺乳动物都有类似的运动。
在目前的一系列研究中，研究人员使用了从运动皮层的数百万细胞中获得的单细胞转录组和表观基因组测量数据，创建了一个跨物种、数据驱动的脑细胞类型框架。研究人员通过结合电生理学、形态学和电路追踪方法，描述了他们发现的脑细胞类型。他们还使用单细胞转录组和表观基因组分析的数据来识别独特的基因标记，这些基因标记定义了初级运动皮层中发现的许多不同的细胞类型。值得注意的是，这项工作不仅仅是细胞类型的概要，因为它还确定了允许研究人员精确监测和调节特定细胞类型的神经活动的遗传工具。
研究人员在小鼠、猴子和人类身上发现了相似的细胞类型，但也发现了基因表达的重要差异，这可能是导致这三种物种处理神经信息方式不同的原因。
“通过对多个前沿技术的数据整合，BICCN创建了一个全面的参考，对哺乳动物初级运动皮层中发现的许多类型的细胞进行了分类和描述，描述了它们的比例、空间分布、解剖和生理特征，分子基因图谱。这项工作代表着一个至关重要的步骤，它将极大地加快理解大脑的步伐。”
这些初步结果为进一步深入研究哺乳动物大脑细胞的结构和功能奠定了基础。这些研究可能包括努力了解大脑是如何成熟和发展的，以及研究不同的细胞类型在复杂思维和行为的创造中所扮演的角色。
文章发表在10月6日出版的《Nature》杂志，A multimodal cell census and atlas of the mammalian primary motor cortex