有史以来最大的细胞类型的验证集合

FlyWire 连接组是迄今为止获得的最大和最复杂的连接组。在另外一篇论文《A consensus cell type atlas from multiple connectomes reveals principles of circuit stereotypy and variation》中，团队提出并回答了一些关键问题，进一步解释了这种规模的连接组：

1）如何知道哪些 edge 是重要的？

2）如何简化连接组图以帮助自动或人工分析？

3）该连接组在多大程度上是一个单一的大脑的快照或代表这个物种的整体？

论文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.06.27.546055v1.full.pdf

这些问题，都与数据集内和跨数据集的连接组注释和细胞类型鉴定有着密不可分的联系。

在最基本的层面上，如果没有一个全面的注释系统，导航这个连接组将是非常具有挑战性的。所以，团队这篇论文的注释提供了一个索引和分层的人类可读部件列表，使生物学家们能够探索他们感兴趣的系统和神经元。

连接组注释对于确保数据质量也是至关重要的，因为它不可避免地揭示了必须纠正的分割错误。此外，果蝇有丰富的历史，探究广泛的先天和后天行为的电路基础，以及它们的发育遗传起源；想要实现数据集的全部潜力，只有通过交叉识别连接组内的细胞类型与那些先前在已发表和正在进行的文献中的特征。

与部分半脑连接组的对比证实了，大多数苍蝇细胞类型是高度定型的；以及，定义简单和一般启发式的连接组内的连接是可靠的，也更可能是功能性的。然而，这也揭示了一些细胞类型的意外变化，并表明许多细胞类型最初在半脑中的报告不能可靠地重新识别。这一发现使研究者认为有必要开发和应用一种新的强有力的方法来定义跨连接组学数据集的细胞类型。

在这项研究中，研究者为苍蝇大脑中的所有神经元生成了人类可读的不同粒度水平上（超类、细胞类、血缘类等）的注释。

研究者提供的 4179 种细胞类型图谱并不是有史以来最大的（半脑有 5620 种，小鼠脑中的最新工作提供了多达 5000 个分子簇）。然而，某种程度上说，它是有史以来最大的细胞类型的验证集合。

细胞类型是一个关于动物内部和跨动物的生物变异性的可证实的假设。在秀丽隐杆线虫中，从最初的连接组推断出的 118 个细胞类型已被随后的连接组和分子数据的分析所明确支持。在一些哺乳动物中，生成 100 个细胞类型的目录是可能的，且已被比如在视网膜或运动皮层的多模态数据所验证。

然而，大规模的分子图谱产生了高信息量的层次结构，但还没有尝试精确地定义终端细胞类型 —— 跨个体的最细单元。研究者首次对 5000 多种细胞类型测试了这一可证伪的细胞类型假设，在 3 个半球的连接体数据中确认或纠正了约 3166 种细胞类型。

值得注意的是，连接组数据对细胞类型的划分特别有意义：它本身是多模态的（通过提供形态学和连接性），而且能够看到大脑内的所有细胞（完整性）。通过这一严格测试的细胞类型是非常不可能被修改的（永久性）。基于这种理解，仅在 FlyWire 数据集的两个半球内定义的另外 850 个细胞类型也应该是准确和永久的。研究者认为，连接组数据将成为细胞类型的黄金标准。因此，将分子和连接组学的细胞类型联系起来将是关键。

在 FlyWire 中，超过三分之一的半脑细胞类型还不能被识别，可能人们会感到有些惊讶甚至失望。研究者重申，大多数细胞是可以被识别的，而且他们期望通过自己和其他同行的努力，在现在的平台和工具上继续逐步改进。

尽管如此，目前的结果揭示了几个重要的问题：首先，使用单一脑半球的数据所确定的许多细胞类型现在需要修改；其次，新的多连接组分型方法（图 6）为该问题提供了一个强大而有效的方法；第三，成年苍蝇连续变异的例子通常与哺乳动物细胞类型相关，研究者现在也有工具和数据，能够以此前不可能的精度来处理这种变异。

跨脑细胞分型

总体来说，这项工作奠定了某些基础，既可以深入研究目前和预期中正常的苍蝇连接组，也可助力未来的性双态、经验依赖的可塑性、全脑规模发展和疾病等方向的研究。

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