TransBrain: ヒトとマウス間の脳表現型を翻訳するための計算フレームワーク

科学分野:

• 神経科学
• 計算生物学
• ゲノミクス

背景:

• 定量的種間脳研究は、前臨床げっ歯類研究とヒト研究を橋渡しする際の課題によって制限されています。
• 既存の方法では、マウスとヒトの脳構造間の正確な相同性マッピングが不足しています。

研究 の 目的:

• ヒトとマウス間の脳全体の表現型の双方向翻訳のための計算フレームワークであるTransBrainを発表すること。
• ヒトとマウスの相同性マッピングの精度を向上させ、定量的な種間比較を可能にすること。

主な方法:

• 領域固有の皮質および皮質下マッピングのためのマルチモーダルヒトトランスクリプトミクスを使用したディープニューラルネットワークを開発しました。
• 解剖学的および接続性データを組み込んだグラフベースのアプローチを使用して、統一された種間表現空間を構築しました。
• TransBrainを適用して、脳の組織化を評価し、認知機能を推論し、自閉症研究のための分子洞察を翻訳しました。

主要な成果:

• ディープニューラルネットワークを使用して、皮質の一致度を89.5%改善しました。
• ヒトとマウスの皮質における2つの進化的保存勾配を特定しました。
• 脳の特徴の定量的評価、認知機能の推論、および自閉症メカニズムの翻訳における有用性を実証しました。

結論:

• TransBrainは、脳機能と組織化の正確で定量的な種間比較を促進します。
• このフレームワークは、種を超えた正常および病的な脳機能のメカニズム調査を可能にします。
• TransBrainは、前臨床モデルとヒト研究の間のギャップを埋めることによって、トランスレーショナルニューロサイエンスを進歩させます。