Tera-MIND：基于空间 mRNA 引导扩散的大规模小鼠脑模拟
计算机视觉与模式识别
2025-12-15 v3 人工智能
摘要
对分子级定义的脑结构进行整体三维建模对于理解复杂脑功能至关重要。利用新兴的组织谱系分析技术，研究人员绘制了具有亚细胞分辨率和空间分辨转录组数据的哺乳动物脑综合图谱。然而，这些太拉（tera-scale）体积图谱在原生空间语境中建模复杂脑结构时面临计算挑战。本文提出 Tera-MIND，一个新颖的生成框架，能够利用基于块的且具有边界感知的扩散模型在三维中模拟太拉规模的小鼠脑。以空间基因表达为条件输入，我们生成具有全面细胞形态细节的太拉体素规模的虚拟小鼠脑。通过三维基因-基因自注意力，我们识别了关键转录组通路的空间分子相互作用，包括谷氨酸能和多巴胺能神经元系统。最后，我们展示了 Tera-MIND 在先前未见的人类脑样本上的迁移适用性。Tera-MIND 提供了高效的全虚拟有机体生成建模，为生物医学研究中的整合应用铺平道路。项目网站：https://musikisomorphie.github.io/Tera-MIND.html
引用
@article{arxiv.2503.01220,
title = {Tera-MIND: Tera-scale mouse brain simulation via spatial mRNA-guided diffusion},
author = {Jiqing Wu and Ingrid Berg and Yawei Li and Ender Konukoglu and Viktor H. Koelzer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.01220},
year = {2025}
}