新闻网讯 7月2日，海南大学和我校的骆清铭院士/龚辉教授，与美国加州大学洛杉矶分校董红卫教授共同作为通讯作者，在《自然》在线发表题为“各向同性1微米分辨率绘制小鼠三维脑区和立体定位图谱STAM”（A mouse brain stereotaxic topographic atlas with isotropic 1 μm resolution）的研究成果。

脑图谱研究历经百年演进，一直是确定大脑生物结构空间位置和理解其组织架构的重要参考工具。以连接组学和空间转录组学为代表的多组学研究已进入单细胞分辨率时代，迫切需要参考脑图谱具备单细胞分辨的空间定位能力。啮齿类动物是生物医学研究中使用数量最多的模式动物，传统的小鼠脑参考图谱由一百多张尼氏染色的二维冠状切面组成，图谱相邻切面之间相差数百微米；美国艾伦脑科学研究所基于小鼠脑组织的自发荧光信号，通过对轴向分辨率仅有100微米的图像计算生成平均模板，构建了小鼠脑通用坐标框架（CCF v3）。但这些图谱都未能做到单细胞可见的空间定位。

本研究发展了对完整小鼠脑进行尼氏染色和树脂固定的方法，利用骆清铭研究团队自主研发的显微光学切片断层成像MOST技术，获取了亚微米分辨的小鼠全脑细胞构筑图像，包括14,000张冠状切面、11,400张矢状切面和9,000张水平切面，三个标准解剖方位断面图像的数量都比传统解剖图谱高2个数量级，均能清晰分辨脑内单个细胞和组织特征。通过结合细胞构筑、免疫组化、原位杂交、神经环路以及特定基因型神经元分布等不同标记策略所得图像，该团队首次构建了各向同性1微米分辨率的三维小鼠脑参考图谱（STAM），划分并标注了916个脑区的三维形貌，其中新命名脑亚区236个。

采用图像三维大数据分块策略和快速随机存取技术，实现了以任意角度生成1微米分辨率的脑切面图像，能对非标准解剖切面呈现精细的细胞构筑图像，这两项关键技术和产生的数据在脑区三维边界的识别和判断中发挥了重要作用。

该研究定义了STAM脑图谱的空间定位基准和坐标体系。以脑内易于辨识的典型解剖结构的几何特征为颅内参考点，并利用团队自主研发的荧光显微光学切片断层成像fMOST系统，获取同时包含颅骨与脑组织三维结构的小鼠整个头部数据集，以及建立的非线性配准算法，实现了颅骨参考点与颅内参考点的空间对应。

研究团队基于信息学技术开发了图谱数据的可视化与共享平台，对公众提供云计算和数据下载服务。主要包括：绘制了标准解剖切面的二维数字化图谱，包含700张冠状断面、256张矢状断面和367张水平断面，对这些厚度20微米的每一张断面上的所有脑区做了详尽的标注。传统的脑图谱多采用不同的脑区划分方案及命名体系，不利于生物医学研究结果的对比和推广。该研究整合了传统脑图谱对冠状面脑区划分和命名的方案，方便用户以各自的习惯开展功能实验和比较研究。

研究团队基于MOST采集的高分辨高质量的细胞构筑连续图像，识别并划分出916个脑区和核团的三维自然形貌，构建了小鼠全脑三维数字化图谱。该图谱具有既可看全脑又能查看局部的功能，不仅能观察整个鼠脑的三维形状，还能以任意视角查看脑区的三维形貌和所在位置；并具有可拆可合的特点，全脑、脑区可进行多级拆分，多个脑区还能自由组合一起观察。对于研究脑区间信息传递、神经环路以及血管网络的空间分布和相互关系，提供了重要的基础载体和工具。

研究团队开发了多个在线的计算工具，提供任意角度生成脑断面图像、脑片自动配准、神经环路投射定位及脑穿刺手术路径规划等服务。STAM图谱与传统立体定位图谱可兼容互通，既支持二维冠状面对应平面的跨图谱导航，又能实现三维空间跨图谱坐标系映射。并且，在STAM图谱网站提供了由苏州脑成像和计算设施以工程化统一标准获取的小鼠全脑细胞构筑、多种特定基因型神经元分布、单神经元投射等数据集的在线浏览和下载服务。

各向同性1微米分辨率绘制的小鼠三维脑区和立体定位图谱将成为新的里程碑，不仅为众多科学家、科普爱好者提供通用信息学工具，也必将成为“经典参考图谱”。

该研究得到科技创新2030“脑科学与类脑研究国家科技重大专项”, 国家自然科学基金委项目等的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09211-8

STAM图谱网址和操作指导手册链接：

https://atlas.brainsmatics.cn/STAM