人類的大腦是非常復(fù)雜的,，大約有1000億個神經(jīng)元，估計有100萬億個連接,。即使你知道大腦的主要區(qū)域,，如大腦皮層,、小腦、下丘腦,、丘腦,、額葉,、枕葉,、顳葉、頂葉,、杏仁核,、海馬體和延髓,，你仍然遠遠不能理解大腦是如何在包括細胞、分子和基因表達模式和關(guān)系的更深層次上組織的,。人類大腦計劃（HBP）項目的科學(xué)家們正在努力了解人腦的深層復(fù)雜性。

憑借其定制的研究基礎(chǔ)設(shè)施，他們正在將神經(jīng)科學(xué)推進到新的水平,。HBP是一個由來自123個機構(gòu)的500多名研究人員組成的大型研究項目,。

大腦區(qū)域的特定細胞、分子和基因表達模式與功能有關(guān),，但它們之間的確切關(guān)系在很大程度上仍然未知,。HBP項目的科學(xué)家們的新發(fā)現(xiàn)闡明了這些關(guān)系，并使人們能夠更全面地了解人腦組織,。

HBP項目的研究人員進行了一項針對皮層組織三個層面的研究：細胞結(jié)構(gòu),、神經(jīng)遞質(zhì)受體結(jié)構(gòu)和神經(jīng)遞質(zhì)受體基因表達,。該研究闡明了人類大腦組織在視覺,、聽覺,、體感和運動功能系統(tǒng)方面的原則,，超越了形成新皮質(zhì)的“馬賽克”區(qū)域的簡化觀點。該結(jié)果發(fā)表在《神經(jīng)影像學(xué)》雜志上,。

為了揭示功能系統(tǒng)的不同屬性,，以及一個功能系統(tǒng)內(nèi)的腦區(qū)在處理層次方面的不同--從初級到高級聯(lián)想,，該團隊分析了Julich Brain Atlas圖譜--人類大腦的三維多模態(tài)圖譜--的細胞結(jié)構(gòu)和受體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與艾倫人腦圖譜的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進行了比較,。

“彌合不同層次的大腦組織之間的差距是當(dāng)今神經(jīng)科學(xué)的最大挑戰(zhàn)之一,。在Julich Brain Atlas圖譜中，我們可以系統(tǒng)地做到這一點,。它整合了數(shù)據(jù),，是一個寶貴的工具，”該研究的第一作者Daniel Zachlod說,。

研究人員在視覺,、聽覺、體感和運動系統(tǒng)的15個細胞結(jié)構(gòu)區(qū)調(diào)查了神經(jīng)遞質(zhì)受體密度與其相應(yīng)基因的關(guān)系,。他們分析了這些功能系統(tǒng)中每個腦區(qū)內(nèi)的差異性基因表達,。

“我們發(fā)現(xiàn)，一個功能系統(tǒng)內(nèi)的受體結(jié)構(gòu)和基因表達模式以一種系統(tǒng)的方式發(fā)生變化,，與信息處理的復(fù)雜性增加相對應(yīng),，”HBP項目科學(xué)主任Katrin Amunts解釋說。

該研究展示了一種方法,，通過使用多層次的Julich-Brain Atlas來揭示結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系,，以連接不同規(guī)模的大腦組織。

以前的研究已經(jīng)表明受體基因的表達與嚙齒類動物的大腦功能分化有關(guān),，但關(guān)于人腦的數(shù)據(jù)要稀少得多,，也更零散。本研究的作者認為,，必須將這種研究擴展到人腦,，以便更好地了解健康的大腦，以及神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)改變的大腦疾病的發(fā)病機制,。