運用神經型態推測連結腦區

神經外觀型態常被用於分類,而了解神經連結之腦區有助於熟悉腦區間的互動與關聯,本篇論文藉由分析老鼠的 pyramidal cell,除了對應 dendrite 與 axon 的長度與 branch 數量外,也統計以 soma 位置區分下,同類神經連結腦區的比例,藉此分析外觀型態與連結腦區種類的關係。

本文共分析 107 個神經細胞,依照 soma 所處區域分作 L5 (n = 76) 或 L6 (n = 31) 兩類,當中又依據 apical dendrite 是否連接到 layer I ,也就是 apical dendrite 的長度再細分為 L5 type I (n = 67) 及 type II (n = 9)。 在 L5 type I 的神經細胞中,axon 最常連結到 corticospinal tract (cst),但 L6 的則是連結到 thalamus (TH) ,如同下圖 Figure 1. 所顯示,兩類神經所連接腦區的頻率完全不同。

此外,本論文還統計各腦區組合出現的機率,除了有在已知連結到某個腦區的情況下,再連結到額外腦區的條件機率大小外,還計算連結特定兩個腦區的機率為何。從此兩組數據顯示,cst,TH and MB 是 L5 type I 主要連結的三個腦區,而在已知此神經連結到 TH時,這個神經將有 85% 會連結到 corticospinal tract (cst),這些資訊或許使我們能使用外觀型態分類來預測所相連得腦區。

作者利用此文分析 morphology analysis 分類與連結腦區的種類和數量間的關係,雖然此分析僅使用少量神經數據,共 107 個老鼠位於 layer 5 及 layer 6 的 pyramidal cell,但同概念或許能應用到其餘物種與其他腦區內,除了藉由判斷細胞外觀型態與種類預測連結之腦區,亦能從某幾個腦區有較多連結推測它們負責同類型功能,協助我們更熟悉腦區間的交互作用與關係。


撰文:古皓羽


原始文獻:Guo, C., Peng, J., Zhang, Y. et al. Single-axon level morphological analysis of corticofugal projection neurons in mouse barrel field. Sci Rep 7, 2846 (2017)

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