OVERALL SUMMARY   The  BRAIN  initiative  cell  census  network  calls  for  large-­scale,  comprehensive  approaches  to  define  the  composition of the mammalian brain at the cellular level and using an overall strategy that integrates multimodal  information  (morphology,  connectivity,  molecules  etc..)  within  a  Common  Coordinated  Framework  (CCF)  to  enable  distribution,  validation,  integration  and  use  of  the  atlas  by  the  community.  The  BICCN  challenge  is  enormous and remains a scientific problem requiring new discovery, continuous innovation in methods,  technologies and pipeline of analysis. Given the unparalleled cellular diversity of the mouse brain and the  need for an informed cell classification scheme, we propose here an ambitious project that addresses both the  need  for  scale  (coverage  of  millions  of  cells)  and  depth  of  analysis  of  each  cell  and,  further,  that  integrates  molecular and anatomical information. To address this challenge, we have assembled a collaborative group of  key knowledge leaders and innovators across various fields of neuroscience, genomics, and technology. First,  we  will  apply  transformative  new  droplet  scRNA  sequencing  technologies  and  next-­generation  computational  methods and data processing pipelines to compile a whole brain cell transcriptome atlas on a massive scale  (millions of single cells and nuclei collected brainwide). This effort will generate an unprecedented inventory of  cell type composition and distribution for the mouse brain within the CCF. Second, we will generate a forebrain  neuronal  atlas  that  will  integrate  detailed  molecular  information  (to  saturation)  of  anatomically  defined  populations with high-­resolution morphological and connectivity information to provide an in-­depth picture of a  core portion of the mammalian brain. We will also generate highly specific driver lines for precise marking of cell  types and to enable adaptive methods that refine cell sampling to achieve completeness. Finally, realizing the  need  for  innovation  in  technology  to  enable  work  that  is  made  difficult  because  it  requires  both  scale  and  precision,  we  will  devote  key  effort  to  develop  new  integrated  technological  platforms  that  combine  multiple  methods to relate neuronal connectivity with transcriptomes and cellular distribution at an unprecedented scale.  Our  Data  Core  will  integrate,  store,  and  manage  multi-­modal  datasets  and  provide  bioinformatics  and  computational expertise;; and our Administrative Core, will coordinate and oversee Center-­wide activities. Our  effort  is  unprecedented  for  scale  and  coverage,  and  it  relies  on  a  team  of  investigators  with  demonstrated  academic track records of innovation in technology and neurobiology, working in an environment that allows for  implementation  of  massive  pipelines  for  production  workflow.  This  will  guarantee  progressive  evolution  and  innovation of methods, experimental design and analysis to meet future challenges and succeed at generating  a comprehensive molecular and anatomical atlas of the mouse brain.

We  propose  to  develop  and  integrate  molecular,  anatomic,  imaging,  and  computational  technologies  and  pipelines  to  build  a  broad  Whole-­Brain  Cell  Transcriptome  Atlas  that  provides  an  overview  of  the  cell  diversity and composition within the mouse brain, integrated with a high-­resolution Forebrain Neuronal Atlas  that  combines  comprehensive  and  in-­depth  anatomic  and  molecular  characterization  of  forebrain  projection  neurons, into a Common Coordinate Framework (CCF)-­compatible spatial atlas.