研究組研究方向：
維持生理穩(wěn)態(tài)是所有生命體存活的必要條件。對(duì)于哺乳動(dòng)物而言，面對(duì)瞬息萬(wàn)變的外部環(huán)境，內(nèi)環(huán)境中的各項(xiàng)生理指標(biāo)（能量代謝、血糖、體溫、血壓、血氧、電解質(zhì)、覺(jué)醒等）必須維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍。其中，各種生理指標(biāo)往往又是密切相關(guān)的，一種生理指標(biāo)的失衡通常也會(huì)導(dǎo)致其它多種生理穩(wěn)態(tài)的失調(diào)，例如，肥胖將顯著性地增加患2型糖尿病和高血壓的風(fēng)險(xiǎn)。神經(jīng)系統(tǒng)通過(guò)控制動(dòng)物行為、調(diào)控身體其他系統(tǒng)器官，在協(xié)調(diào)與維持多種生理穩(wěn)態(tài)過(guò)程中發(fā)揮著“總指揮”的核心作用。
本研究組致力于從分子、神經(jīng)細(xì)胞反應(yīng)、神經(jīng)環(huán)路及動(dòng)物行為等多層次多維度去解析 1) 腦-體交互（brain-body interaction）是如何協(xié)調(diào)多種基本生理指標(biāo)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的？2) 基本生理需求是如何影響高級(jí)腦功能（如情緒、社交、認(rèn)知、決策等）的？為此，我們以小鼠和非人靈長(zhǎng)類為動(dòng)物模型，綜合運(yùn)用多種先進(jìn)神經(jīng)科學(xué)技術(shù)，包括a）基因表達(dá)：?jiǎn)渭?xì)胞RNA測(cè)序，單細(xì)胞空間轉(zhuǎn)錄組，光片顯微成像，膨脹顯微技術(shù)；b）神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)：雙光子成像，內(nèi)窺鏡深部腦區(qū)成像，微型熒光顯微鏡，高密度多通道電極記錄；c）神經(jīng)聯(lián)接：病毒環(huán)路示蹤、單細(xì)胞聯(lián)接重構(gòu)；d）定量行為：動(dòng)物生理指標(biāo)和行為的快速動(dòng)態(tài)捕獲； e）神經(jīng)細(xì)胞活動(dòng)操控：化學(xué)遺傳學(xué)和光遺傳學(xué)等技術(shù)與方法，并結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)等大數(shù)據(jù)分析手段去全面、系統(tǒng)地揭示上述問(wèn)題的神經(jīng)機(jī)制。 此外，為了高效地將我們的研究拓展到當(dāng)前研究領(lǐng)域的“無(wú)人區(qū)”，我們也將以科學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向研發(fā)一系列新的技術(shù)與方法以增強(qiáng)我們的“探險(xiǎn)”能力。
實(shí)驗(yàn)室主要研究方向：
1. 神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)多種生理穩(wěn)態(tài)的機(jī)制
當(dāng)前，為了便于研究，大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)研究都將不同生理需求（例如，食物、水、空氣、溫度、睡眠等）視為獨(dú)立的模塊，并對(duì)它們分別進(jìn)行研究。與此相反，臨床實(shí)踐表明，各種生理需求往往是緊密相關(guān)，受神經(jīng)系統(tǒng)的整體性調(diào)控。例如，當(dāng)環(huán)境溫度從 23℃變成35℃時(shí)，除了會(huì)影響體溫外，也將改變其他多種生理需求，如口渴、食欲和清醒狀態(tài)等。然而，迄今為止，我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)如何調(diào)控身體其它系統(tǒng)從而協(xié)調(diào)多種生理穩(wěn)態(tài)仍知之甚少。下丘腦被認(rèn)為是多種基本生理需求的調(diào)控“中樞”，因此我們將以下丘腦為切入點(diǎn)，運(yùn)用我們最近開(kāi)發(fā)的CaRMA成像技術(shù)（Science，2020）、EASI-FISH空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)（Cell，2021）并結(jié)合動(dòng)物生理指標(biāo)和行為的快速動(dòng)態(tài)捕獲，系統(tǒng)地研究下丘腦中各種神經(jīng)元是如何編碼并協(xié)調(diào)多種生理穩(wěn)態(tài)的。在此基礎(chǔ)上，我們通過(guò)病毒神經(jīng)環(huán)路示蹤的方法，鑒定出相應(yīng)的特異性環(huán)路，并對(duì)環(huán)路中重要節(jié)點(diǎn)腦區(qū)（特別是外周神經(jīng)系統(tǒng)）進(jìn)行深入研究。
2. 基本生理穩(wěn)態(tài)驅(qū)動(dòng)高級(jí)腦功能的神經(jīng)基礎(chǔ)
基本生理需求作為一類最原始的欲望，也是左右許多高級(jí)認(rèn)知行為的目標(biāo)動(dòng)機(jī)，其對(duì)高級(jí)腦功能存在著舉足輕重的影響。例如，在研究高級(jí)認(rèn)知功能的實(shí)驗(yàn)中，動(dòng)物往往會(huì)被限食或限水，并以食物或水作為獎(jiǎng)勵(lì)，去激勵(lì)動(dòng)物完成認(rèn)知任務(wù)。目前，人們對(duì)基本生理穩(wěn)態(tài)與高級(jí)腦功能間相互作用的神經(jīng)機(jī)制也了解甚少。我們將以內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）為入口，在執(zhí)行認(rèn)知任務(wù)的動(dòng)物中同時(shí)觀測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)，認(rèn)知行為以及基本生理指標(biāo)，研究mPFC神經(jīng)元集群是如何被基本生理需求調(diào)制的，從而改變認(rèn)知和行為策略的；并進(jìn)一步確定被特異性調(diào)制的mPFC神經(jīng)元的分子標(biāo)識(shí)和環(huán)路聯(lián)接。
3. 新技術(shù)的研發(fā)
我們將持續(xù)優(yōu)化并改進(jìn)研究組現(xiàn)有的光學(xué)成像、空間轉(zhuǎn)錄組、在體高通量電生理和定量行為分析等技術(shù)。此外，由于外周神經(jīng)系統(tǒng)所在組織器官與腦組織存在著巨大的差異，許多在腦組織中非常有效的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)（例如，觀測(cè)神經(jīng)元活動(dòng)）并不能很好的移植到外周神經(jīng)系統(tǒng)研究中。為了能將我們的研究拓展到一個(gè)尚待開(kāi)發(fā)的腦-體交互領(lǐng)域，我們將開(kāi)發(fā)一系列用于觀測(cè)和操控外周神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元活動(dòng)的技術(shù)方法。
研究組組長(zhǎng);研究員
