哺乳动物大脑，是宇宙中最复杂的生物结构之一，不同功能区、数百万计的细胞类型、高度交织的神经网络，如何在这片“迷雾”中精准导航？

中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（脑智卓越中心）自研的小鼠介观脑图谱在线数据库平台，致力于构建国际化的脑图谱数据资源共享平台。系统整合了高质量的数据资源，搭建了小鼠全脑单细胞级别的空间转录组图谱数据库在线系统（https://mouse.digital-brain.cn/spatial-omics），完整覆盖“存、管、算、看、享”全流程。通过统一的数据存储管理与规范化的数据治理体系，确保数据资源的高度可读性、一致性、可靠性与可复用性，为脑科学研究提供系统性的数据支撑。此项工作得到了科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目资助。

该数据资源是整合非编码RNA时空数据，兼具单细胞分辨率与全基因组覆盖的小鼠全脑空间转录组图谱。由中国科学院脑科学与智能技术卓越中心，联合华大生命科学研究院、临港实验室、腾讯AI实验室和上海脑中心等科研单位合作完成。研究团队利用Stereo-seq空间转录组技术与单核RNA测序（snRNA-seq），共采集123张左半球冠状切片，获得了超过420万个具有空间定位的细胞、近3万个基因高精度图谱。这不仅为脑区功能解读提供了基础“地形图”，更为寻找疾病易感区与潜在干预靶点提供了前所未有的“坐标系”。该研究成果发表在Cell Press细胞出版社旗下Neuron期刊（DOI:10.1016/j.neuron.2025.02.015）。

图1 该研究主要结果的总结图

• 探索大脑“分子地图”

研究团队通过单细胞分辨率和全基因组覆盖的转录组数据，鉴定了具有不同空间分布特征的神经元亚型，揭示了脑区特异性细胞亚群的分布特征与疾病相关性。在线数据库系统提供按19个细胞簇、308个细胞亚类、以及所属脑区进行多维度组合检索，快速定位特定细胞亚群的空间分布及其分子特征。

图2 小鼠全脑单细胞空间转录组图谱数据库系统界面

图3 单细胞类型在冠状面切片上的空间分布

此外，研究中对脑干等关键区域中参与运动、呼吸、神经调控等生理过程的神经元群体进行了系统鉴定，揭示其分子特征和空间定位，为多种脑功能障碍性疾病提供了全新研究视角。通过在线数据库，可快速查看研究成果。例如，在单细胞页面搜索RH_N_CHO_233细胞类型，根据系统返回结果实时可视化，切换底部的切片导航栏查看该细胞类型在不同切片上（T349、T355、T373、T365）对应的特定脑区（ Pmot-V、MYmot-VII、MYmot-XII/DMX、MYmot-AMB）上的分布特征并提供丰富的交互操作；基因页面搜索Slc5a7，同理可查看该基因的表达强度（如图5,图6）。

图4 RH_N_CHO_233（细胞类型）在MYmot-VII脑区特异性细胞类型分布

图5 Slc5a7（基因）在MYmot-VII脑区特异性细胞类型分布

非编码RNA (ncRNAs)，尤其是长链非编码RNA (lncRNAs)，在哺乳动物大脑的多种生物学过程中发挥着重要作用，包括大脑发育和疾病。该数据资源的亮点之一是首次整合了长链非编码RNA（lncRNA）的空间表达数据，发现lncRNAs的表达在成年小鼠大脑中具有区域选择性，在发育中的小鼠大脑呈现出时空动态性。为理解这些lncRNAs在大脑不同区域中的作用提供了新的线索，并为神经疾病与ncRNAs相关性的研究奠定了基础。

• 所见即所得，在线数据资源下载

系统为小鼠全脑空间转录组数据提供了“看得见、用得上”的解决方案。用户通过浏览器即可实现“所见即所得”的数据探索，不仅便捷查看全脑数百万个细胞的精准空间分布，还支持切片缩放，提供细胞类型筛选与自定义设置，实现基因表达查询，所有可视化结果实时生成。而且，每类数据集均配备详细的字段解释与文档示例，并提供每个切片Stereo-seq数据与snRNA-seq数据、细胞类型注释表、脑区描述文件等资源下载，确保数据可读、可用，满足研究人员从快速浏览到自主专业分析的多样化需求，提升数据效能。

图6小鼠全脑空间转录组图谱在线数据库-单细胞页面功能模块

图7点击视图左上角下载按钮，查看各类数据说明并提供全量与对应的单片数据下载

随着科研工作的持续推进，小鼠介观脑图谱在线数据库平台将持续迭代更新。数据与计算中心致力于依托先进的可视化技术、强大的算力及创新算法，整合高质量多模态数据，打造开放共享的数据生态体系，提升数据效能，从而为解析大脑结构与功能提供强有力的工具支撑，助力全球神经科学发现的加速突破。