计算神经解剖学：小鼠脑中细胞类型密度的映射——基于艾伦脑图谱的模拟

成年小鼠的艾伦脑图谱 (ABA) 由小鼠脑中数千个基因的数字表达谱组成，这些表达谱共同配准到一个通用的三维模板（艾伦参考图谱）。这种全脑、全基因组的数据集引发了神经解剖学的复兴。其体素化版本（具有边长200微米的立方体素）可以在台式计算机上使用 MATLAB 进行分析。另一方面，脑细胞表现出巨大的表型多样性（在大小、形状和电生理活动方面），这启发了一些被深入研究的细胞类型的命名，例如颗粒细胞和中等多棘神经元。然而，尚无详尽的脑细胞分类学可用。脑细胞的基因分类正在进行中，并且一些细胞类型已通过其转录组谱进行了表征。然而，给定一个由其转录组表征的细胞类型，尚不清楚在脑中其他何处可找到相似细胞。ABA 可用于以数据驱动的方式解决此区域特异性问题：将该图谱中所有基因的全脑表达谱重写为细胞类型特异性转录组谱之和，等价于在脑中每个体素求解一个二次优化问题。然而，最近发布的64种细胞类型的全脑密度估计是基于每个基因一系列共配准的冠状原位杂交 (ISH) 图像，而在线 ABA 包含每个基因的若干图像系列，包括矢状面的。在本文工作中，我们通过蒙特卡洛方式模拟细胞类型密度的变异性，即对每基因重复抽取随机图像系列并求解优化问题。这给出了细胞类型区域特异性的误差棒。