日本國立研究開發法人理化學研究所（簡稱，理研）腦神經科學研究中心觸知覺生理學研究團隊的村山正宜團隊負責人、大本育實研究員等人的聯合研究團隊，在CBS Data Sharing Platform上公開了在細胞層面記錄小鼠大腦皮質神經細胞活動的大規模資料集。彙總研究資料內容、製作方法、質量及使用注意事項的資料記述論文已發表於《Scientific Data》。
圖1 小鼠大腦皮質大規模神經活動資料集（圖片提供：理化學研究所）
研究人員使用廣視野雙光子顯微鏡，對小鼠大腦皮層約3mm×3mm範圍內的大量神經細胞進行同步觀測。在採集神經活動影像的同時記錄腦電波與肌電圖，以此判定清醒、睡眠、麻醉等大腦狀態。公開資料集包含原始連續圖像、按時間序列記錄各神經細胞活動的資料（活動資料）、細胞位置與大腦皮質分區資訊、大腦狀態，以及腦電波和肌電圖記錄。
村山團隊負責人等人此前開發了能夠同時觀察大範圍神經細胞的廣視野雙光子顯微鏡FASHIO-2PM，成功在細胞層面捕捉到小鼠大腦皮質中1萬6000個以上神經細胞的活動。然而，能夠記錄如此大規模神經活動的裝置仍然有限，普通研究者自行獲取或解析同等規模的資料十分困難。因此，以大規模實測資料為統一基準，比較不同解析方法的結果、驗證新解析方法性能的機會也有限。
聯合研究團隊將此前獲取的小鼠大腦皮質神經活動資料，作為研究者可反覆利用的資料集進行了系統性整理。該資料集收錄小鼠在清醒、自然睡眠、麻醉狀態下記錄的神經活動資料。這些資料也被用於村山團隊負責人等人調查神經細胞群體活動與腦狀態關係的研究。
本次除解析完成的神經活動資料外，還同步公開原始廣視野雙光子顯微鏡影像，以及同步記錄的腦電波、肌電圖。藉此，研究團隊建構了共同研究基礎平台，即便沒有大型成像設備的研究者，也能夠獲取真實的大規模神經活動資料，並可從各自不同的角度、採用獨立的分析方法對數據進行反覆再分析。
聯合研究團隊利用雙光子鈣成像法，大規模記錄了小鼠大腦皮質第2層神經細胞的活動。此次公開的資料集包含來自5只個體的清醒、自然睡眠資料，以及4隻個體的清醒、異氟烷麻醉狀態資料，收錄了共計7只小鼠的多組記錄實驗。每次記錄中，可同時觀測大腦皮質大範圍區域內上萬量級的神經細胞。在拍攝到的神經細胞裡，研究團隊公開了滿足分析所需質量標準的神經細胞資料。
該資料集除包含聯合研究團隊從圖像中提取並處理得到的各神經細胞活動資訊（活動資料）外，還收錄有神經細胞位置、大腦皮質分區資訊以及腦狀態資訊等。
研究團隊不僅公開了處理後的資料，還開放了原始的廣視野雙光子顯微鏡圖像、腦電波與肌電圖記錄。由此，研究者可以使用自主開發的分析方法，開展從圖像中提取神經細胞、估算神經活動等相關工作。
由此，該資料集不僅將推動探明神經元集群的活動及其相互關聯會如何隨著清醒、睡眠、麻醉等不同腦部狀態發生變化的研究，同時有望用於開發包含AI在內的新型圖像解析與神經活動解析方法，並對其性能開展驗證。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Scientific Data
論文：Multi-area single-cell calcium imaging dataset of the mouse cortex across wakefulness, sleep, and anesthesia
DOI：10.1038/s41597-026-08202-2
