收集並整理老鼠 projection neuron 連接的腦區

重建神經細胞的困難處，在於軸突延伸範圍可能橫跨多個腦區且路徑較長，本篇作者設計半自動重建神經資料的 pipeline，不僅大幅減少重建所需的人力與時間，並將超過一千筆資料統整成線上的資料庫，最終藉由分析神經連結之腦區，細分同種類神經間不同的 projection type。

整個重建神經細胞的 pipeline 中，尚未自動化的步驟是如何將不同 segment 連接成一顆完整神經細胞。從 raw image 到標出圖片中的 segment 已完成自動化，然而單單自動化標出 segment，便將重建時間由一至三週縮短為四到八小時，由此可知這套系統及軟體工具有效地加快資料處理速度，同時亦保有高準確 morphology 資訊。

Figure 1 (原論文 Fig. 2 A)

左圖：Raw maximum intensity image

中圖：程式自動標出 segment

右圖：將不同神經 segment 區分為不同顏色

此資料庫的神經主要是位於 motor cortex，thalamus，subiculum 跟 hypothalamus，而同類型神經中，通常只知道整體同類型神經的連接方式，然而此資料庫有紀錄每顆神經連結至哪些腦區，在那些腦區的軸突長度為何，由連結腦區的資訊中能再細分同類型神經的 projection type。例如 dorsal subiculum 是 hippocampus output 的結構，與記憶與導航有關，在此資料庫的 73 顆 subiculum neuron，藉由連接的腦區能將此類神經分作四種 projection type。擁有各 projection neuron 連結至哪些腦區的資訊，將有助於我們理解大腦間訊息是如何傳遞的。

Figure 2 (原論文 Fig. 5 B)

每顆神經連接到的腦區及在各腦區的軸突長度

Row : 腦區

Column : 各顆單一神經細胞

顏色表示軸突長度

本文主要介紹如何快速且精準地重建神經外觀型態的資料，除了加快資料收集，還能取得單一細胞的連結腦區與外觀架構，對於運用細胞外觀分類神經很有幫助。此篇未特別分析神經的 morphology，因此日後能嘗試分析此資料庫的神經，不同物種間或許能得到意想不到的結果。


撰文：古皓羽


原始文獻：Winnubst, J. et al. Reconstruction of 1,000 projection neurons reveals new cell types and organization of long-range connectivity in the mouse brain. Cell 179, 268–281.e13 (2019).
網址：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867419308426