在目標(biāo)導(dǎo)向的行為中，人和動(dòng)物往往需要將當(dāng)前的環(huán)境刺激、內(nèi)在的預(yù)期目標(biāo)和過(guò)往的選擇歷史信息整合起來(lái)，產(chǎn)生特定的決策和動(dòng)作。本實(shí)驗(yàn)室以小鼠為模型，研究視覺(jué)或嗅覺(jué)引導(dǎo)的抉擇行為、刺激-獎(jiǎng)勵(lì)偶聯(lián)學(xué)習(xí)行為和靈活行為的神經(jīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段包括清醒小鼠的多電極胞外記錄、光纖成像記錄、鈣成像、光遺傳/化學(xué)遺傳操縱、免疫組化和小鼠行為學(xué)等。
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學(xué)習(xí)行為的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制
眶額葉皮層?(orbitofrontal cortex, OFC)?在獎(jiǎng)勵(lì)信息處理、抉擇、學(xué)習(xí)和靈活行為中發(fā)揮重要作用。OFC有不同的亞區(qū)以及向不同腦區(qū)的投射，分別介導(dǎo)不同的功能。我們之前的工作發(fā)現(xiàn)，OFC向初級(jí)視皮層的反饋投射參與視覺(jué)偶聯(lián)學(xué)習(xí)?(Liu D et al, Nat Commun, 2020)。為了進(jìn)一步理解投射特異性O(shè)FC神經(jīng)元的功能，我們使用逆行跨單突觸病毒繪制了5種投射特異性O(shè)FC神經(jīng)元的全腦輸入圖譜。我們觀察到，不同類型OFC神經(jīng)元的主要輸入來(lái)自包括次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層?(secondary motor cortex, MOs)?和前扣帶回皮層?(anterior cingulate area, ACA)?在內(nèi)的皮層區(qū)域和包括背內(nèi)側(cè)丘腦?(mediodorsal thalamus, MD)?在內(nèi)的丘腦區(qū)域?(Zhang Y et al, Neurosci Bull, 2024)。在目前的工作中，我們進(jìn)一步研究MOs/ACA向OFC的投射在視覺(jué)刺激-獎(jiǎng)勵(lì)偶聯(lián)學(xué)習(xí)行為中的作用，以及MD-OFC環(huán)路在嗅覺(jué)刺激引導(dǎo)的反轉(zhuǎn)學(xué)習(xí)中的作用。
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視覺(jué)感知抉擇行為的神經(jīng)機(jī)制
視覺(jué)信息引導(dǎo)抉擇行為的產(chǎn)生需要多個(gè)腦區(qū)（視皮層、額葉皮層、丘腦和基底神經(jīng)節(jié)等）神經(jīng)元活動(dòng)的參與。我們之前的工作表明，在靈活視覺(jué)分類行為中，額葉的次級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層?(MOs)?參與行動(dòng)選擇的靈活控制?(Wang T-Y et al, eLife, 2020)；在視覺(jué)Go/No-Go行為中，接受MOs輸入的間接通路紋狀體神經(jīng)元對(duì)行為中的不恰當(dāng)反應(yīng)有抑制調(diào)控作用?(Liu J et al, Neurosci Bull, 2023)。間接通路紋狀體神經(jīng)元投向基底神經(jīng)節(jié)的外側(cè)蒼白球?(External globus pallidus, GPe)。在目前的工作中，我們?cè)谶M(jìn)一步研究不同投射類型的GPe神經(jīng)元在視覺(jué)感知抉擇行為中的作用，并利用之前建立的光遺傳標(biāo)記技術(shù)(Chen Z et al, Cell Rep, 2021)?來(lái)研究不同類型GPe神經(jīng)元編碼的任務(wù)相關(guān)信息。紋狀體神經(jīng)元除了接受皮層的輸入，也接受丘腦核團(tuán)，包括束旁核?(parafascicular thalamic nucleus, PF)?的輸入。我們也研究PF-紋狀體環(huán)路對(duì)視覺(jué)感知抉擇行為的調(diào)控作用。
研究組組長(zhǎng);高級(jí)研究員
