大脑是高级功能的中枢,特定功能的实现依赖于相关脑区的众多类型神经元形成的神经环路,因此解析各脑区不同类型神经元的环路结构是认知大脑工作机制不可或缺的基础。在中脑和间脑的中线附近存在着一系列的核团,被称之为中缝核,中缝背核（Dorsal raphe nucleus,DR）和中缝正中核（Median raphe nucleus,MR）是其主要部分。DR和MR存在着大量的谷氨酸能和γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid,GABA）能神经元,它们参与了奖赏、情感和摄食等功能的调控。虽然已有研究对其局部环路的结构进行了详尽的解析,但是其长程输入和输出环路尚不清晰。近年发展的环路示踪结合光学成像技术可以获取标记神经环路的全脑高分辨率图像数据,如何充分且高效地从中提取神经环路信息进而对神经环路进行全面解析是一个有待研究的重要科学问题。本文提出了从神经环路图像数据提取特定神经元群的上下游脑区及其连接强度和连接距离的研究方法,并建立了一套可用于研究特定脑区特定类型神经元全脑长程输入和输出环路的技术方案,在此基础上构建了DR和MR的谷氨酸能和GABA能神经元的全脑长程输入和输出图谱。具体如下:本文对比并遴选了表征输入和输出的物理参量以及度量连接强度的方法,结合数据配准,获取特定神经元群的上下游脑区及其连接强度。提出了基于多模态快速行进法的投射路径计算方案,用于获取特定神经元群的全脑投射路径,从中提取其到下游脑区的连接距离。利用病毒示踪技术在转基因小鼠脑内标记特定类型神经元的上游输入和下游输出环路,使用荧光显微光学切片断层成像技术（fluorescence micro-optical sectioning tomography,f MOST）,获取具有输入和输出环路信息的全脑高分辨率数据集。基于数据特征构建了完整的数据处理流程,主要包括数据配准和神经环路信息提取。为了提升数据配准的效率,提出掩码注意力网络用于分割特定的细胞构筑特征复杂的脑区。为了更充分且准确地提取特定神经元群的输出环路信息,设计了投射信号识别方案,并计算了全脑投射路径,不仅可以从中提取连接距离,而且可以用于校正信号识别结果。对于数据处理制定了质量控制规范,从而得到精准且定量的特定神经元群的全脑输入和输出分布,以及到下游脑区的连接距离。基于本文建立的研究方案,构建了定量的DR和MR的谷氨酸能和GABA能神经元的全脑输入和输出图谱,并揭示了连接模式。它们的上游输入模式十分相似,但是下游输出模式具有明显差异。即使是同一中缝核的不同类型神经元,虽然全脑输出模式体现出一定的相似性,但是存在关键的差异性投射。特别地,MR的谷氨酸能神经元通过缰核脚间束、髓纹和丘脑三条不同的路径密集地投射到外侧缰核。结合输入和输出环路,DR的谷氨酸能和GABA能神经元及其上下游脑区形成了相对平衡的相互连接,而MR的谷氨酸能和GABA能神经元及其上下游脑区间的连接表现为输入和输出连接强度相对不平衡。而且,相关性分析和聚类分析表明同一中缝核的谷氨酸能和GABA能神经元接受了形成不同组合的脑区的输入,并投射到形成不同组合的脑区。综上所述,本文建立了适用于解析特定脑区、特定类型神经元输入和输出环路的研究方案,构建了小鼠脑DR和MR区域中谷氨酸能和GABA能神经元的全脑定量输入和输出环路图谱,揭示了连接模式。本文构建的连接图谱进一步地阐明了DR和MR的组织架构,将有助于更深入地研究相关的行为功能。