本課題組主要以非人靈長(zhǎng)類(lèi)（狨猴）為動(dòng)物模型，基于磁共振影像，結(jié)合藥理干擾、電生理、光成像、光遺傳以及行為監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，研究腦網(wǎng)絡(luò)和腦連接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能機(jī)制，以及非人靈長(zhǎng)類(lèi)腦疾病模型的影像表征和病理機(jī)制。目前有以下研究方向：
1. 狨猴腦圖譜計(jì)劃 （marmosetbrainmapping.org）
普通狨猴是一種小型的非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物。相比于傳統(tǒng)的大小鼠和獼猴模式動(dòng)物，狨猴在神經(jīng)科學(xué)和腦疾病研究中有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，狨猴模型在神經(jīng)科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)展迅速，已是日本腦計(jì)劃（Brain/MINDS）的核心動(dòng)物模型，也是美國(guó)腦計(jì)劃（NIH Brain Initiative）未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展方向之一。然而，狨猴作為一種新興的模式動(dòng)物，其相應(yīng)的研究工具是及其匱乏的。
狨猴腦圖譜計(jì)劃啟動(dòng)于2016年底，目標(biāo)是構(gòu)建全面的狨猴電子腦圖譜和分析工具，用于狨猴動(dòng)物模型影像數(shù)據(jù)以及腦網(wǎng)絡(luò)和連接組的分析。該計(jì)劃到目前已發(fā)布四款圖譜工具。第一款（皮層圖譜）于2018年作為封面文章發(fā)表在Neuroimage (Liu, et al, 2018)。第二款（白質(zhì)圖譜）于2020年作為封面文章發(fā)表在Nature Neuroscience (Liu, et al, 2020)。第三款（群體模版）于2021年發(fā)表在Neuroimage “非人靈長(zhǎng)類(lèi)圖譜專(zhuān)刊”上(Liu, et al, 2021)。第四版本（功能連接圖譜）于2022年發(fā)表在Nature Communications（Tian, et al, 2022）。第五版本（小腦圖譜）于2023年作為封面文章發(fā)表在Cell Reports（Zhu, et al, 2023）這一階段的成果為狨猴腦網(wǎng)絡(luò)和腦疾病研究提供了必需的影像數(shù)據(jù)和分析圖譜工具。研究組將繼續(xù)開(kāi)展圖譜開(kāi)發(fā)工作，并將更側(cè)重于狨猴腦發(fā)育以及跨物種的比較和轉(zhuǎn)化，以及多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合。
2. 默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)（default mode network）的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能機(jī)制
在狨猴腦圖譜計(jì)劃所開(kāi)發(fā)的工具的基礎(chǔ)上，我們將以狨猴為動(dòng)物模型，研究大腦的功能腦網(wǎng)絡(luò)，尤其是默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是人類(lèi)大腦靜息腦網(wǎng)絡(luò)中最負(fù)盛名，最受關(guān)注的一個(gè)功能腦網(wǎng)絡(luò)。在近二十年的研究中，默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為和老年癡呆癥、精神分裂癥、抑郁癥和自閉癥等各類(lèi)腦疾病息息有關(guān)。然而，我們對(duì)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的腦連接基礎(chǔ)和功能機(jī)制知之甚少。目前，對(duì)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知主要來(lái)自于人腦的非侵入性腦成像學(xué)研究，缺乏來(lái)自于動(dòng)物模型，尤其是非人靈長(zhǎng)類(lèi)模型所能提供的更為直接的證據(jù)和解釋。
狨猴的大腦近乎光滑，與大型靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物相比，更適合深入研究大腦功能腦網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路。我們?cè)缙诘难芯繉?duì)狨猴的默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了初步的描述(Liu, et al, 2019)。我們將結(jié)合清醒功能磁共振成像、錳增強(qiáng)MRI（MEMRI）、神經(jīng)元跟蹤、電生理和光遺傳等技術(shù)，對(duì)默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和功能機(jī)制進(jìn)行更為系統(tǒng)和深入的研究。
3.解析社交經(jīng)驗(yàn)對(duì)腦發(fā)育和精神類(lèi)疾病的影響
默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)的核心功能包括自我和他人相關(guān)的社會(huì)認(rèn)知處理，而社會(huì)認(rèn)知的異常也是多種精神類(lèi)疾病的重要病癥。在腦發(fā)育過(guò)程中，社交經(jīng)驗(yàn)（包括親子關(guān)系）是形成正常的社會(huì)認(rèn)知的關(guān)鍵環(huán)境因素。目前，對(duì)于社交經(jīng)驗(yàn)的研究主要集中在傳統(tǒng)的大小鼠模型, 比如社交隔離 (Liu, et al, 2016)，母嬰分離等模型。然而，無(wú)論是大腦結(jié)構(gòu)、社會(huì)結(jié)構(gòu)、以及親社會(huì)性(prosocial)方面，大小鼠模型和人類(lèi)有著極大的區(qū)別。
狨猴在研究社交活動(dòng)和社交經(jīng)驗(yàn)方面有著其他物種無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：狨猴和人類(lèi)一樣，具有高度的親社會(huì)性，雙親和異親參與嬰猴撫育（只占所有哺乳動(dòng)物的3%）；作為非人靈長(zhǎng)類(lèi)，擁有和人類(lèi)近似的腦結(jié)構(gòu)和腦網(wǎng)絡(luò)；相對(duì)獼猴，狨猴的發(fā)育周期短（14-18月性成熟），利于跟蹤發(fā)育過(guò)程并進(jìn)行社交干預(yù)；同時(shí)，狨猴有豐富的聲音交流，方便對(duì)社交行為進(jìn)行的監(jiān)控和分析。基于這些優(yōu)勢(shì)，我們將利用絨猴模型，研究社交行為認(rèn)知以及社交經(jīng)驗(yàn)對(duì)腦發(fā)育和精神類(lèi)疾病的影響。
研究組組長(zhǎng);研究員
