Establishing Common Coordinate Framework for Quantitative Cell Census in Developing Mouse Brains

建立小鼠大脑发育中定量细胞普查的通用坐标框架

基本信息

  • 批准号:
    10088508
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 379.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-15 至 2024-09-14
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Brain development is characterized by a diverse set of cell types that are born and connected into rapidly growing complex 3D structures across time. Quantitative understanding of cell type composition and distribution in different brain regions provides fundamental knowledge about the building blocks of the brain and serves as an essential baseline with which to assess changes that may occur in brain disorders. The importance of this information is reflected by the significant effort among the neuroscience community, including the creation of the BRAIN Initiative Cell Census Network, to improve our understanding of cell type compositions across different brain regions in the adult mouse brain. These efforts have been made possible and accelerated by technological advances in high-resolution 3D imaging coupled with computational analysis methods that can reveal cell type arrangement in the brain with unprecedented detail. For example, we developed a quantitative brain mapping method to uncover the spatial arrangement of GABAergic neuron subtypes in the adult mouse brain. For the adult mouse brain, the Allen Common Coordinate Framework (CCF) currently serves as the standard atlas resource with which to map and integrate results from different studies. The neuroscience community, on the other hand, does not have similar CCFs for the developing mouse brain. The lack of developmental CCFs significantly hinders progress on cell type mapping of the developing mouse brain by limiting the reproducibility and integration of data from different studies. To address this deficiency, we have assembled a highly synergistic, multi-institutional team with complementary skill sets to create developmental CCFs with associated ontology and true 3D anatomical labels while also demonstrating the application of our CCFs by generating quantitative mappings of GABAergic neurons in the developing mouse brain. Toward this end, we will first utilize MRI and light sheet fluorescent microscopy (LSFM) to develop high-resolution developmental CCFs at seven different developmental time points (E11.5, E13.5, E15.5, E18.5, P4, P14, and P56) with different cellular features, including total cell density, myelination, and neurovasculature. Second, we will create true 3D anatomical labels for the CCFs based on cellular and gene expression information, and build a comprehensive ontology that will allow anatomical region changes to be linked across development and maturation. Lastly, we will generate a cellular-resolution quantitative map of GABAergic neuronal subtypes using tissue clearing and LSFM imaging in developing mouse brains, which will serve as a substantial data resource to accelerate developmental neuroscience discovery. The successful completion of this project will enable a broad field of scientists to leverage modern brain mapping technologies more effectively in studying the developing mouse brain.
摘要 大脑发育的特征是一组不同的细胞类型,这些细胞类型出生并连接成快速生长的细胞。 复杂的三维结构。细胞类型组成和分布的定量了解 不同的大脑区域提供了关于大脑构建块的基本知识,并作为 评估脑部疾病可能发生的变化的基本基线。这一点的重要性 信息反映了神经科学界的重大努力,包括创建 BRAIN Initiative细胞普查网络,以提高我们对不同细胞类型组成的理解。 成年小鼠大脑中的大脑区域。这些努力已经成为可能,并通过技术加速 高分辨率3D成像与计算分析方法相结合的进展,可以揭示细胞类型 在大脑中以前所未有的细节进行排列。例如,我们开发了一个定量的大脑地图, 方法揭示成年小鼠脑内GABA能神经元亚型的空间排列。为 成年小鼠大脑,艾伦共同坐标框架(CCF)目前作为标准图谱 用于绘制和整合不同研究结果的资源。在神经科学界, 另一方面,对于发育中的小鼠大脑没有类似的CCF。缺乏发展性国家合作框架 通过限制可重复性, 以及不同研究数据的整合。为了解决这一缺陷,我们组建了一个高度协同的, 具有互补技能的多机构团队,以创建具有相关本体的发展CCF 和真正的3D解剖标签,同时还通过生成定量的 在发育中的小鼠脑中的GABA能神经元的映射。为此,我们将首先利用MRI, 光片荧光显微镜(LSFM)在七个不同的位置开发高分辨率的发育CCF 具有不同细胞特征的发育时间点(E11.5、E13.5、E15.5、E18.5、P4、P14和P56), 包括总细胞密度、髓鞘形成和神经脉管系统。其次,我们将创建真正的3D解剖标签 基于细胞和基因表达信息的CCF,并建立一个全面的本体, 允许解剖区域的变化在发育和成熟过程中联系起来。最后,我们将生成一个 使用组织清除和LSFM成像的GABA能神经元亚型的细胞分辨率定量图, 开发小鼠大脑,这将作为一个重要的数据资源,以加速发展 神经科学发现该项目的成功完成将使广泛领域的科学家能够 更有效地利用现代脑图谱技术研究发育中的小鼠大脑。

项目成果

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    $ 379.79万
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