如果将大脑比作一台超级计算机，想要了解其功能、优化性能或修理故障，首先必须掌握其核心处理器——神经元的详细电路图。然而，绘制大脑中数以亿计神经元之间的连接（即“连接组”，Connectome）一直是神经科学领域最艰巨的挑战。
近日，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校（UIUC）细胞与发育生物学教授 Boxuan Zhao 领导的研究团队在《自然-方法》（Nature Methods）上发表突破性成果。他们开发了一个名为 Connectome-seq 的技术平台，利用 RNA“条形码（Barcodes）”对数以千计的神经元连接进行了具有单突触分辨率（Single-synapse resolution）的高通量映射。
技术革新：将“接线问题”转化为“测序问题”
传统的脑图谱绘制依赖电子显微镜对超薄切片进行成像，耗时耗力且难以在大规模样本中普及。虽然现有的测序技术可以标记神经元，但大多只能追踪轴突的延伸方向，难以确认两个神经元是否真正形成了功能性的突触（Synapse）连接。
Connectome-seq 平台通过以下流程攻克了这一难题：
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分子标记： 利用特异性的 RNA 条形码标记每个神经元胞体。
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轴突运输与锚定： 借助工程化蛋白将这些条形码运输至突触末端并进行锚定。
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突触配对读取： 物理分离突触连接后，利用高通量测序读取配对出现的条形码。
Boxuan Zhao 教授形象地解释道：“想象一大群气球，每个气球上都有独特的条形码贴纸。如果两个气球的绳子末端系在一起，两个条形码就会在接头处相遇。我们剪下这些绳结并进行测序，只要同一个‘结’里出现了 A 和 B 的条形码，就证明这两个神经元是相连的。”
实验发现：重绘脑桥小脑回路
研究团队利用该技术成功映射了小鼠大脑中的脑桥小脑回路（Pontocerebellar circuit），涵盖 1,000 多个神经元。
实验结果不仅验证了已知的连接，还揭示了此前未知的通讯模式，例如在成年小鼠大脑中，某些特定的细胞类型被发现存在直接的物理连线。Zhao 教授表示，该技术具备绘制整个小鼠大脑图谱的潜力。
临床价值：锁定疾病发生的“薄弱环节”
Connectome-seq 的高速度和低成本，使得大规模对比健康脑与患病脑的连接差异成为可能。
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早期预警： 在神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）症状出现前，该技术能识别出连接强度发生微妙改变的区域。
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回路引导治疗： “如果我们能精准捕捉到开启连锁反应的薄弱环节（Weak link），就有望通过针对性增强这些连接来减缓甚至逆转疾病进程，”Zhao 教授指出。
参考文献：Danping Chen et al, Connectome-seq: high-throughput mapping of neuronal connectivity at single-synapse resolution via barcode sequencing, Nature Methods (2026). DOI: 10.1038/s41592-026-03026-9
编辑：王洪
排版：李丽
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