大脑神经环路的自动化突触级重建技术,畅想
突触连接的密集重建需要整个大脑的高分辨率电子显微镜图像和工具来有效地追踪整个神经元。
为了生成这样的资源，近日，HerwigBaier团队通过电子显微镜对幼年斑马鱼大脑进行了切片和成像，并重建了一个由个参与视觉运动处理的神经元组成的网络。NatureMethod杂志发表了他们最新的研究成果，名为“Automatedsynapse-levelreconstructionofneuralcircuitsinthelarvalzebrafishbrain”。
中枢神经系统中的信息处理是由相互连接的神经元进行的。突触是该网络中通信的关键部位，只能通过电子显微镜(EM)识别特定的一对神经元。之前有研究尝试重建有机体的神经系统回路，例如秀丽隐杆线虫，创建的连接图对于研究神经回路至关重要。与此同时，已经为无脊椎动物物种生成了大脑的EM重建。到目前为止，还没有为脊椎动物提供具有可比分辨率的全脑数据集。
以突触分辨率将功能与结构联系起来可能涉及记录神经元活动，例如，通过双光子(2P)钙成像，然后用体积EM(vEM)重建潜在的细胞连接。幼年斑马鱼(Daniorerio)特别适合这种方法。在受精后5天，幼年斑马鱼大脑的大小与成年果蝇相当：从头端到尾部μm，最大宽μm，从背侧到腹侧表面最大20μm（图1a，b）。为幼年斑马鱼生成了数千个单神经元形态和区域到区域（中尺度）接线图的全脑目录，这些数据提供了对vEM跟踪的合理性检查，尤其是远程预测。
图1.顶骨前2P钙成像和全脑幼虫SBEM数据集采集。
光流神经元及其连通性的追踪图2显示作者将在功能记录之后拍摄的高分辨率2Pz-stack与vEMstack坐标（图2a-d）对齐，进一步建立了功能识别的细胞和vEM数据集中的细胞之间的对应关系。
他们选择的对应点，从大规模结构（心室和血管）到更精细的结构（例如，个体躯体），确定了重建细胞之间的突触，在这个神经元之间产生了总共1,个突触接触（图2i，j）。
图2.功能特征的顶叶前神经元的映射和EM重建。
最后，作者将MaxPlanckZebrafishBrainAtlas（mapzebrain，
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