人類的大腦是非常複雜的，大約有1000億個神經元，估計有100萬億個連接。即使你知道大腦的主要區域，如大腦皮層、小腦、下丘腦、丘腦、額葉、枕葉、顳葉、頂葉、杏仁核、海馬體和延髓，你仍然遠遠不能理解大腦是如何在包括細胞、分子和基因表達模式和關係的更深層次上組織的。人類大腦計劃（HBP）項目的科學家們正在努力了解人腦的深層複雜性。
憑藉其定製的研究基礎設施，他們正在將神經科學推進到新的水平。HBP是一個由來自123個機構的500多名研究人員組成的大型研究項目。
大腦區域的特定細胞、分子和基因表達模式與功能有關，但它們之間的確切關係在很大程度上仍然未知。HBP項目的科學家們的新發現闡明了這些關係，並使人們能夠更全面地了解人腦組織。
HBP項目的研究人員進行了一項針對皮層組織三個層面的研究：細胞結構、神經遞質受體結構和神經遞質受體基因表達。該研究闡明了人類大腦組織在視覺、聽覺、體感和運動功能系統方面的原則，超越了形成新皮質的“馬賽克”區域的簡化觀點。該結果發表在《神經影像學》雜誌上。
為了揭示功能系統的不同屬性，以及一個功能系統內的腦區在處理層次方面的不同–從初級到高級聯想，該團隊分析了Julich Brain Atlas圖譜–人類大腦的三維多模態圖譜–的細胞結構和受體結構數據，並將這些數據與艾倫人腦圖譜的轉錄組數據進行了比較。
“彌合不同層次的大腦組織之間的差距是當今神經科學的最大挑戰之一。在Julich Brain Atlas圖譜中，我們可以系統地做到這一點。它整合了數據，是一個寶貴的工具，”該研究的第一作者Daniel Zachlod說。
研究人員在視覺、聽覺、體感和運動系統的15個細胞結構區調查了神經遞質受體密度與其相應基因的關係。他們分析了這些功能系統中每個腦區內的差異性基因表達。
“我們發現，一個功能系統內的受體結構和基因表達模式以一種系統的方式發生變化，與信息處理的複雜性增加相對應，”HBP項目科學主任Katrin Amunts解釋說。
該研究展示了一種方法，通過使用多層次的Julich-Brain Atlas來揭示結構與功能之間的關係，以連接不同規模的大腦組織。
以前的研究已經表明受體基因的表達與嚙齒類動物的大腦功能分化有關，但關於人腦的數據要稀少得多，也更零散。本研究的作者認為，必須將這種研究擴展到人腦，以便更好地了解健康的大腦，以及神經遞質系統改變的大腦疾病的發病機制。