多功能小鼠固定器，專為復雜實驗流程優(yōu)化，適配多部位針刺實驗、光纖植入、經(jīng)鼻給藥、清醒小鼠頭部固定等高精度操作，預留標準化接口與卡槽，確保設備穩(wěn)定性。針對眼眶取血等特殊需求，用戶可依托主體框架進行個性化DIY改造，拓展實驗邊界。
2025年4月22日，以色列特拉維夫大學Inbal Ben-Ami Bartal在Neuropsychopharmacology發(fā)表：Mapping brain-wide activity networks: brainways as a tool for neurobiological discovery，揭示了繪制全腦活動網(wǎng)絡圖：Brainways作為神經(jīng)生物學發(fā)現(xiàn)的工具。
識別全腦神經(jīng)回路并針對這些區(qū)域進行神經(jīng)藥理學干預是當代神經(jīng)科學面臨的重要挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，推出了Brainways：一款基于人工智能的開源軟件，能夠從數(shù)字成像到網(wǎng)絡分析，簡化神經(jīng)網(wǎng)絡的識別過程。Brainways集成了先進的統(tǒng)計工具，用于識別與特定實驗對比相關的神經(jīng)模式和功能網(wǎng)絡。Brainways的意義在于它極大地提升了神經(jīng)科學研究的效率和準確性，解決了傳統(tǒng)手動方法耗時、低效的問題。它不僅能夠處理大量復雜數(shù)據(jù)，還能揭示特定細胞類型和神經(jīng)回路在不同行為條件下的作用。
圖一 比較Brainways輔助量化與手動量化
為了驗證Brainways的有效性并展示其相對于手動量化方法的優(yōu)勢，作者使用Brainways對之前發(fā)表的一組數(shù)據(jù)進行了重新量化。該數(shù)據(jù)集包括來自幫助行為測試中測試的大鼠的冠狀切片圖像，這些切片被染色以顯示即早基因c-Fos的表達。幫助行為范式（HBT）反映了大鼠通過釋放被困同伴來改善其福祉的親社會動機。大鼠選擇性地幫助群體內(nèi)成員，而不幫助群體外成員。作者使用Brainways進行了全腦范圍的c-Fos+細胞計數(shù)量化，并重新分析了群體內(nèi)和群體外條件下大鼠的神經(jīng)活動模式?？傮w而言，重新分析的結果與原始研究發(fā)現(xiàn)高度吻合，為這種自動化方法的有效性提供了強有力的支持。
圖二 對手動分析和 Brainways 輔助分析在HBT期間神經(jīng)活動的比較研究揭示了親社會腦網(wǎng)絡
為了驗證Brainways的有效性并展示其相對于手動量化方法的優(yōu)勢，作者進行了對比分析。使用包括來自幫助行為測試中測試的大鼠的冠狀切片圖像，這些切片被染色以顯示即早基因c-Fos的表達。將HBT條件下測試的大鼠神經(jīng)活動與對照組大鼠進行比較，揭示了在面對被困群體內(nèi)成員時激活的獨特神經(jīng)網(wǎng)絡。該網(wǎng)絡包括島葉、前扣帶回皮層、眶額皮層和感覺皮層等區(qū)域。使用Brainways重新獲取和分析后，發(fā)現(xiàn)了類似的潛在變量，并量化了每個腦區(qū)的貢獻。分析表明，在HBT中測試的有被困群體內(nèi)或群體外成員的大鼠相比基線條件下的大鼠，全腦活動顯著增加。這一網(wǎng)絡包括感覺皮層、額葉區(qū)域以及邊緣系統(tǒng)和獎勵相關區(qū)域。Brainways輔助的重新分析不僅重現(xiàn)了原始研究的結果，還揭示了一個更廣泛的共情幫助網(wǎng)絡，為該網(wǎng)絡在親社會動機中的作用提供了進一步證據(jù)。
圖三 在親社會情境中使用Brainways和多重RNAscope技術mapping多巴胺受體激活
作者將該軟件應用于一個新數(shù)據(jù)集，并結合多重RNAscope成像技術進一步驗證Brainways的能力。本研究旨在探討在幫助行為測試期間多巴胺受體表達細胞的招募情況。DA系統(tǒng)在社會行為中起著關鍵作用，是大腦獎勵和動機系統(tǒng)的重要組成部分，并與趨近行為密切相關。具體而言，表達D1多巴胺受體的神經(jīng)元參與社會互動的啟動。作者測試了不同群體的DA神經(jīng)元是否在HBT的不同社會條件下被激活。大鼠在“分離”HBT范式中接受測試，即它們在釋放被困同伴后沒有社交接觸。樣本包括7個冠狀切片，來自6只處于群體內(nèi)條件的大鼠和6只處于群體外條件的大鼠。另有5只大鼠作為基線組未參與HBT。使用多重RNAscope技術在同一樣本中量化c-Fos、Drd1和Drd2的共標記mRNA。無論是否激活，DA受體的映射都在全腦范圍內(nèi)進行以驗證檢測效果。紋狀體、伏隔核和基底神經(jīng)節(jié)等區(qū)域顯示出高比例的Drd1和Drd2細胞。多巴胺能區(qū)域如VTA和SN主要表達Drd2，而額葉和感覺區(qū)域主要表達Drd1。一小部分細胞同時表達Drd1和Drd2，主要位于基底神經(jīng)節(jié)、內(nèi)側額葉皮層和嗅覺區(qū)域。通過Brainways輔助分析發(fā)現(xiàn)，在HBT的群體內(nèi)條件下，Drd1細胞的表達顯著高于基線和群體外條件。而在Drd2群體或Drd1和Drd2共表達群體中未觀察到這種效應。為了測試每種HBT條件下是否有不同的細胞群體被激活，作者比較了全腦范圍內(nèi)共標記c-Fos和DA受體的細胞數(shù)量。結果發(fā)現(xiàn)，在群體內(nèi)條件下，所有亞群的激活程度均更高。將Brainways應用于多重RNAscope數(shù)據(jù)集成功識別了親社會行為背后的復雜神經(jīng)網(wǎng)絡，展示了該軟件在全腦活動模式分析中的全面性和高分辨率能力。
該研究介紹了一個開源工具Brainways，用于染色冠狀腦切片的自動量化和分析。Brainways為研究人員提供了一個全面的解決方案，旨在繪制與各種操作相關的全腦網(wǎng)絡。通過利用熒光標記技術，Brainways能夠詳細地可視化和分析神經(jīng)回路、受體定位、群體識別等。這一工具極大地促進了對復雜腦功能和行為背后神經(jīng)機制的理解和研究。
文章來源
https://doi.org/10.1038/s41386-025-02105-3
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