脑图谱研究历经百年演进，一直是确定大脑生物结构空间位置和理解其组织架构的重要参考工具。以连接组学和空间转录组学为代表的多组学研究已进入单细胞分辨率时代，迫切需要参考脑图谱具备单细胞分辨的空间定位能力。啮齿类动物是生物医学研究中使用数量最多的模式动物，传统的小鼠脑参考图谱由一百多张尼氏染色的二维冠状切面组成，图谱相邻切面之间相差数百微米；美国艾伦脑科学研究所基于小鼠脑组织的自发荧光信号，通过对轴向分辨率仅有100微米的图像计算生成平均模板，构建了小鼠脑通用坐标框架（CCF v3）。但这些图谱都未能做到单细胞可见的空间定位。
本研究发展了对完整小鼠脑进行尼氏染色和树脂固定的方法，利用骆清铭研究团队自主研发的显微光学切片断层成像MOST技术，获取了亚微米分辨的小鼠全脑细胞构筑图像，包括14,000张冠状切面、11,400张矢状切面和9,000张水平切面，三个标准解剖方位断面图像的数量都比传统解剖图谱高2个数量级，均能清晰分辨脑内单个细胞和组织特征。通过结合细胞构筑、免疫组化、原位杂交、神经环路以及特定基因型神经元分布等不同标记策略所得图像，该团队首次构建了各向同性1微米分辨率的三维小鼠脑参考图谱（STAM），划分并标注了916个脑区的三维形貌，其中新命名脑亚区236个。
采用图像三维大数据分块策略和快速随机存取技术，实现了以任意角度生成1微米分辨率的脑切面图像，能对非标准解剖切面呈现精细的细胞构筑图像，这两项关键技术和产生的数据在脑区三维边界的识别和判断中发挥了重要作用。
该研究定义了STAM脑图谱的空间定位基准和坐标体系。以脑内易于辨识的典型解剖结构的几何特征为颅内参考点，并利用团队自主研发的荧光显微光学切片断层成像fMOST系统，获取同时包含颅骨与脑组织三维结构的小鼠整个头部数据集，以及建立的非线性配准算法，实现了颅骨参考点与颅内参考点的空间对应。
长三角国创中心脑空间所的脑成像和大数据计算设施，为该研究成果提供了MOST/fMOST高质量高分辨率原始数据和计算资源。
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拓展阅读
2016年10月，长三角国创中心联合华中科技大学、苏州市、苏州工业园区，与以中国科学院院士骆清铭团队为核心的团队签约共建脑空间信息技术研究所。研究所致力于全脑介观神经联接图谱绘制重点方向，自主创新突破全球领先的显微光学切片断层成像MOST系列技术，自主研制全球规模最大、技术最领先全脑介观联接图谱设施，建立了全球最大的小鼠全脑介观神经联接图谱数据库，在世界上率先实现单细胞水平的猕猴全脑成像，支撑我国“脑成像”关键技术研究领域走在世界前列、助力我国加快“脑科学强国”建设步伐。
