主要内容：大脑处理信息和产生适应性行为的能力依赖于其细胞组成和电路组织。在发育过程中，神经元采用特定的分子身份，这决定了它们的生理功能并指导它们整合进入精确的电路架构。尽管正在阐明协调神经元命运的空间和时间模式机制，但我们仍无法解释大脑的复杂细胞构成。为了全面理解神经元如何在神经系统中被指定，我们需要对这种多样性进行系统的高分辨率特征分析。在过去十年中，这一需求推动了两种大型制图努力：单细胞转录组学以定义分子身份以及连通组学以揭示神经元的解剖和突触关系。这些大型数据集的维度可以通过将单个神经元分组为细胞类型来减少，细胞类型代表神经元电路的功能单元。在脊椎动物中，最近的鼠类和人类脑图谱已分别识别出超过5000种和3000种转录类型。最终，将此类分子分类法与神经解剖学和连接性等其他关键模式整合将是必要的。目前尚无明确途径在脊椎动物中建立转录组类型与解剖类型之间的全面对应关系。然而，对于高度刻板且数量较少的果蝇大脑来说，情况更有希望。在这种情况下，中央神经系统的组合数据集的系统分析和注释，揭示了超过11000种神经元类型，涵盖了160,000个神经元。这种对复杂神经系统纹理的全面描述提供了更好地理解神经电路发展和组织逻辑的激动人心的机会。尽管如此，解剖和分子细胞类型的全面交叉识别仍具有挑战性。迄今为止，最完整的匹配发生在感觉系统中：对于嗅觉投射神经元和视觉系统（视叶），大约800个重复的复眼导致相对较小数量的细胞类型生成数百个副本。在视叶外，大多数细胞类型由每侧脑半球大约2个神经元代表，转录覆盖率成为限制因素：经验观察和模拟表明，在单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集中，识别细胞类型需要至少20-30个细胞。结果，低覆盖的图谱本质上不适合解析完整的连接组多样性，解释了为何在视叶之外的大规模图谱报告的神经元类型比率低十倍。然而，仅仅高覆盖率可能不足以解决连接组类型，因为在嗅觉和视觉系统的研究表明，转录多样性在发育期间达到峰值并在成年后减少，使得发育图谱更适合捕捉连接组的多样性。受到这些因素的刺激，我们生成了果蝇腹神经索（VNC）的发育转录图谱，该神经索包含在神经系统与身体之间形成核心接口的感运动电路。该图谱可以在Scope上查看（https://scope.aertslab.org/#/HundredDrills/*/welcome）和专门网站上（https://flyem.mrc-lmb.cam.ac.uk/VNCatlas）。其深度覆盖（38倍总覆盖）实现了神经元多样性的高分辨率映射以及分子身份的涌现组织特征的映射；全面的注释使大多数细胞能够与连接组相连接。这些图谱的特性使得识别全球分子时间坐标系统成为可能：17种转录因子（TFs）的序列定义了神经元出生顺序的持久谱系独立相关性。比较男性和女性的数据确定了细胞凋亡和转录发散为性别差异的关键发育机制，并且还使得与连接组细胞类型的精确匹配成为可能。该图谱为识别电路组装原理提供了资源和智力框架。腹神经索的发育图谱：为了揭示VNC中16000个内源神经元的转录多样性，我们构建了一个使用scRNA-seq的图谱。经过质量控制后，我们获得了来自四个发育阶段（成蛹后6、24、36和48小时）的459,091个细胞，涵盖了神经元形态和连接性建立期间。该图谱包括平衡数量的雄性...