神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 序 言 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 2014 年 以 服 务 国 家 需 求 培 养 优 秀 人 才 为 目 标, 继 续 凝 练 科 学 问 题, 加 强 人 才 队 伍 和 技 术 平 台 建 设, 增 强 实 验 室 内 部 和 对

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1 State Key Laboratory of Neuroscience 目 录 序 言...2 实 验 室 组 织 结 构...3 人 才 培 养...4 获 奖 情 况...5 承 担 研 究 项 目...6 开 放 交 流...9 研 究 平 台 和 公 共 实 验 室 工 作 进 展...16 固 定 研 究 组 研 究 进 展 新 引 进 研 究 组 介 绍...47 实 验 室 大 事 记...57 实 验 室 文 章 列 表...60 实 验 室 开 放 课 题 指 南...62 代 表 性 论 文 年 度 报 告 1

2 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 序 言 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 2014 年 以 服 务 国 家 需 求 培 养 优 秀 人 才 为 目 标, 继 续 凝 练 科 学 问 题, 加 强 人 才 队 伍 和 技 术 平 台 建 设, 增 强 实 验 室 内 部 和 对 外 交 流, 继 续 对 神 经 科 学 基 础 理 论 和 疾 病 机 理 进 行 前 瞻 性 研 究, 努 力 做 出 开 创 性 和 系 统 性 的 研 究 成 果, 促 进 我 国 神 经 科 学 研 究 的 发 展 实 验 室 2014 年 新 引 进 5 个 课 题 组, 现 有 课 题 组 19 个, 研 究 员 19 人, 研 究 员 级 高 级 工 程 师 1 人, 其 中 中 国 科 学 院 院 士 1 人, 美 国 科 学 院 院 士 ( 和 中 国 科 学 院 外 籍 院 士 )1 人 实 验 室 现 有 国 家 杰 出 青 年 基 金 获 得 者 9 人, 优 秀 青 年 基 金 获 得 者 1 人, 中 科 院 百 人 计 划 引 进 人 才 12 人, 青 年 千 人 计 划 4 人 实 验 室 现 有 科 研 技 术 人 员 128 人, 硕 士 研 究 生 24 人, 博 士 研 究 生 105 人, 博 士 后 20 人 2014 年 度 实 验 室 培 养 硕 士 研 究 生 2 人, 博 士 研 究 生 19 人, 博 士 后 2 人 实 验 室 2014 年 度 作 为 第 一 单 位 和 通 讯 作 者 共 发 表 SCI 研 究 论 文 24 篇, 其 中 Nature Neuroscience 2 篇, Developmental Cell 1 篇,PNAS 4 篇,Cell Report 1 篇,The Journal of Neuroscience 3 篇, 篇 均 影 响 因 子 7.59, 在 分 子 细 胞 水 平 和 整 体 水 平 上 都 取 得 重 要 研 究 进 展, 发 现 : 在 发 育 早 期 感 觉 经 验 依 赖 的 一 种 感 觉 皮 层 跨 模 态 可 塑 性, 并 揭 示 了 催 产 素 这 种 由 下 丘 脑 分 泌 的 神 经 肽 是 介 导 该 跨 模 态 可 塑 性 的 关 键 分 子 ; 细 胞 凋 亡 蛋 白 酶 Caspase-3 在 NMJ 的 突 触 后 乙 酰 胆 碱 受 体 (AChR) 的 聚 集 体 (cluster) 消 散 过 程 中 发 挥 重 要 作 用 ; 轴 突 发 育 过 程 中 Rab10 质 膜 前 体 囊 泡 的 选 择 性 运 输 机 制 ; 果 蝇 脑 内 嗅 觉 信 息 加 工 的 一 种 神 经 环 路 机 制 ; 小 鼠 前 脑 边 缘 系 统 各 脑 区 对 于 喜 好 或 者 厌 恶 的 情 绪 反 应 的 编 码 模 式 实 验 室 2014 年 利 用 仪 器 经 费 继 续 加 强 平 台 建 设, 为 光 学 成 像 平 台 和 公 共 仪 器 平 台 等 购 置 了 6 台 仪 器, 提 升 了 平 台 的 支 撑 力 量 公 用 仪 器 平 台 新 购 置 进 入 式 双 开 门 高 压 消 毒 锅 在 实 验 室 迁 入 到 新 实 验 楼 后 提 升 了 平 台 的 支 撑 能 力, 为 实 验 室 的 基 本 操 作 提 供 了 消 毒 保 障 ; 光 学 成 像 平 台 购 置 的 荧 光 寿 命 和 荧 光 相 关 光 谱 显 微 镜 由 倒 置 共 聚 焦 显 微 镜 和 PicoQuant FLIM & FCS Upgrade Kit 组 成 此 设 备 可 在 细 胞 和 亚 细 胞 水 平 研 究 蛋 白 分 子 的 运 动 表 达 分 子 间 ( 内 ) 的 相 互 作 用, 还 可 以 测 量 细 胞 内 离 子 浓 度 和 ph 的 变 化 探 头 式 在 体 荧 光 显 微 镜 由 正 置 共 聚 焦 显 微 镜 和 高 数 值 孔 径 内 窥 成 像 物 镜 组 成 内 窥 成 像 物 镜 可 以 深 入 大 脑 3~20 毫 米, 正 置 共 聚 焦 显 微 镜 则 可 以 通 过 内 窥 成 像 物 镜 对 大 脑 的 深 部 结 构 进 行 成 像 实 验 室 2014 年 度 继 续 加 强 对 外 交 流, 接 待 了 58 位 国 内 外 学 者 访 问, 同 时 实 验 室 成 员 在 国 内 外 学 术 会 议 做 报 告 41 人 次 实 验 室 2014 年 围 绕 主 要 研 究 方 向 与 新 华 医 院 仁 济 医 院 哈 尔 滨 医 科 大 学 南 方 医 科 大 学 和 河 北 师 范 大 学 开 放 合 作, 设 立 开 放 课 题 7 项, 开 放 经 费 90 万 元, 取 得 了 良 好 的 进 展 实 验 室 分 别 以 2013 年 工 作 总 结 及 2014 年 工 作 开 展 邀 请 生 物 医 学 动 物 模 型 国 家 地 方 联 合 工 程 研 究 中 心 季 维 智 研 究 员 做 学 术 报 告 斑 马 鱼 相 关 研 究 组 学 术 报 告 研 究 组 研 究 进 展 报 告 和 与 香 港 分 子 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 联 合 研 讨 为 主 题 的 学 术 沙 龙 活 动, 加 强 了 实 验 室 内 部 课 题 组 之 间 的 交 流 实 验 室 继 续 扩 大 对 社 会 开 放 力 度, 举 办 了 5 次 针 对 于 大 中 小 学 生 及 医 务 工 作 者 的 社 会 开 放 活 动, 既 将 实 验 室 对 外 开 放, 同 时 也 组 织 实 验 室 人 员 到 偏 远 山 区 进 行 神 经 科 学 宣 传 2015 年 即 将 开 始, 实 验 室 将 继 续 以 促 进 我 国 神 经 科 学 发 展 为 己 任, 百 尺 竿 头, 更 进 一 步, 争 取 在 现 有 工 作 基 础 上 争 取 更 好 的 成 绩 年 度 报 告

3 State Key Laboratory of Neuroscience 实 验 室 组 织 结 构 1 实 验 室 领 导 实 验 室 主 任 : 王 以 政 实 验 室 副 主 任 : 周 嘉 伟 杜 久 林 研 究 员 研 究 员 研 究 员 2 学 术 委 员 会 学 术 委 员 会 主 任 : 蒲 慕 明 中 科 院 神 经 科 学 研 究 所 学 术 委 员 会 委 员 :( 按 姓 氏 拼 音 排 序 ) 陈 军 第 四 军 医 大 学 陈 霖 中 科 院 生 物 物 理 研 究 所 陈 国 强 海 交 通 大 学 段 树 民 浙 江 大 学 郭 爱 克 中 科 院 神 经 科 学 研 究 所 林 其 谁 中 科 院 生 物 化 学 与 细 胞 生 物 学 研 究 所 孟 安 明 中 科 院 动 物 研 究 所 强 伯 勤 中 国 医 学 科 学 院 宿 兵 中 科 院 昆 明 动 物 研 究 所 王 以 政 中 科 院 神 经 科 学 研 究 所 郑 平 复 旦 大 学 朱 作 言 中 科 院 水 生 生 物 研 究 所 3 实 验 室 研 究 员 ( 按 姓 氏 拼 音 排 序 ) 蔡 时 青 离 子 通 道 调 控 研 究 组 程 乐 平 神 经 发 育 及 其 调 控 机 理 研 究 组 杜 久 林 感 觉 整 合 与 行 为 研 究 组 郭 爱 克 学 习 与 记 忆 研 究 组 何 杰 干 细 胞 和 神 经 发 生 研 究 组 胡 海 岚 神 经 环 路 与 行 为 可 塑 性 研 究 组 罗 振 革 突 触 信 号 研 究 组 蒲 慕 明 神 经 可 塑 性 研 究 组 孙 衍 刚 神 经 环 路 与 感 觉 信 息 处 理 研 究 组 王 伟 视 知 觉 机 制 研 究 组 王 以 政 神 经 信 号 转 导 研 究 组 王 佐 仁 神 经 环 路 与 动 物 行 为 研 究 组 熊 志 奇 疾 病 神 经 生 物 学 研 究 组 徐 宁 龙 感 知 的 神 经 基 础 研 究 组 许 晓 鸿 本 能 行 为 研 究 组 姚 海 珊 视 觉 神 经 生 理 学 研 究 组 于 翔 树 突 发 育 与 神 经 环 路 形 成 研 究 组 张 旭 感 觉 系 统 研 究 组 周 嘉 伟 基 底 神 经 节 的 发 育 与 退 行 性 疾 病 研 究 组 2014 年 度 报 告 3

4 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 人 才 培 养 1 博 士 后 2014 年 进 展 博 士 后 7 人, 出 站 博 士 后 2 人, 现 在 站 博 士 后 20 人 在 站 ( 名 单 ): 陈 琰 崔 一 卉 董 飞 LEE AIH CHEUN 李 佳 李 舒 婧 李 婷 婷 梁 培 州 刘 媛 媛 陆 一 樑 NAIMA CHALOUR 沈 琦 王 志 杰 吴 定 诚 小 松 勇 介 杨 青 杨 扬 张 亮 杨 丽 琴 浦 剑 出 站 ( 名 单 ): 徐 晓 辉 叶 铭 宇 2 博 士 生 2014 年 招 收 博 士 研 究 生 25 人, 获 得 博 士 学 位 19 人, 现 在 读 博 士 研 究 生 105 人 获 得 博 士 学 位 ( 名 单 ): 陈 成 陈 任 超 邓 彩 云 冯 杰 伏 秀 青 巩 加 鑫 顾 珊 烨 李 坤 刘 鹤 刘 克 飞 刘 媛 媛 佘 亮 王 晋 元 王 军 锋 闫 行 健 杨 柳 俞 伟 平 郑 菁 婧 周 涛 3 硕 士 生 2014 年 获 得 硕 士 学 位 2 人, 现 在 读 硕 士 研 究 生 24 人 获 得 硕 士 学 位 ( 名 单 ): 张 竹 丹 周 子 量 年 度 报 告

5 State Key Laboratory of Neuroscience 获 奖 情 况 1 导 师 获 奖 上 海 市 领 军 人 才 上 海 市 优 秀 学 术 带 头 人 第 十 一 届 中 国 青 年 女 科 学 家 奖 第 七 届 上 海 青 年 科 技 英 才 中 国 科 学 院 上 海 分 院 第 四 届 杰 出 青 年 科 技 创 新 人 才 提 名 奖 青 年 千 人 计 划 中 国 科 学 院 百 人 计 划 中 国 科 学 院 优 秀 导 师 奖 中 国 科 学 院 优 秀 博 士 论 文 奖 导 师 奖 周 嘉 伟 杜 久 林 于 翔 于 翔 于 翔 何 杰 徐 宁 龙 孙 衍 刚 杨 天 明 Michael Dorris 胡 海 岚 胡 海 岚 周 嘉 伟 2 研 究 生 获 奖 中 国 科 学 院 院 长 特 别 奖 中 国 科 学 院 院 长 优 秀 奖 中 国 科 学 院 优 秀 博 士 学 位 论 文 中 国 科 学 院 地 奥 二 等 奖 朱 李 月 华 优 秀 博 士 生 优 秀 奖 吴 瑞 奖 学 金 恒 源 祥 英 才 奖 一 等 奖 保 罗 生 物 科 技 优 秀 学 生 奖 李 坤 王 晋 元 郑 菁 婧 邵 炜 汪 菲 巩 加 鑫 冯 杰 李 坤 郑 菁 婧 周 涛 邓 彩 云 尹 江 安 2014 年 度 报 告 5

6 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 承 担 研 究 项 目 实 验 室 2014 年 承 担 各 级 科 研 项 目 36 项, 其 中 科 技 部 973 计 划 项 目 3 项, 国 家 自 然 科 学 基 金 委 项 目 15 项, 中 国 科 学 院 项 目 8 项, 上 海 市 项 目 1 项, 其 他 项 目 9 项, 项 目 2014 年 合 计 到 位 研 究 经 费 万 元 序 号 课 题 名 称 编 号 来 源 项 目 类 别 课 题 负 责 人 执 行 期 2014 到 款 ( 万 元 ) 1 人 类 智 力 的 神 经 基 础 2011CBA00400 科 技 部 973 重 要 科 学 问 题 导 向 项 目 蒲 慕 明 黑 质 多 巴 胺 能 神 经 元 选 择 性 变 性 的 特 征 及 机 制 研 究 2011CB 科 技 部 973 课 题 负 责 周 嘉 伟 神 经 元 轴 突 生 长 与 递 质 分 泌 重 要 复 合 体 的 结 构 与 功 能 2014CB 科 技 部 重 大 科 学 研 究 计 划 罗 振 革 大 脑 皮 层 和 单 胺 类 神 经 元 发 育 的 分 子 调 控 网 络 国 家 自 然 科 学 基 金 创 新 研 究 群 体 罗 振 革 脑 卒 中 后 经 典 型 瞬 时 受 体 电 势 通 道 (TRPC) 降 解 通 路 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 王 以 政 痛 觉 的 新 调 制 机 理 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 张 旭 神 经 元 轴 突 发 育 的 膜 转 运 机 制 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 重 点 项 目 罗 振 革 多 巴 胺 系 统 在 中 枢 神 经 系 统 疾 病 发 病 机 理 作 用 的 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 优 秀 国 家 重 点 实 验 室 专 项 基 金 项 目 周 嘉 伟 多 维 多 尺 度 高 分 辨 率 计 算 摄 像 仪 器 国 家 自 然 科 学 基 金 仪 器 专 项 罗 振 革 雷 特 综 合 症 认 知 功 能 障 碍 的 分 子 和 神 经 环 路 基 础 国 家 自 然 科 学 基 金 重 大 研 究 计 划 熊 志 奇 细 胞 神 经 生 物 学 国 家 自 然 科 学 基 金 杰 出 青 年 基 金 于 翔 系 统 神 经 生 物 学 国 家 自 然 科 学 基 金 杰 出 青 年 基 金 胡 海 岚 痒 觉 的 神 经 环 路 基 础 国 家 自 然 科 学 基 金 优 秀 青 年 基 金 孙 衍 刚 ADAM10 在 皮 层 神 经 元 放 射 状 迁 移 中 的 作 用 与 机 制 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 程 学 文 年 度 报 告

7 State Key Laboratory of Neuroscience 序 号 课 题 名 称 编 号 来 源 项 目 类 别 课 题 负 责 人 执 行 期 2014 到 款 ( 万 元 ) 15 转 录 因 子 决 定 囊 泡 谷 氨 酸 转 运 体 2(VGLUT2) 表 达 的 机 理 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 程 乐 平 多 巴 胺 系 统 参 与 痒 觉 调 节 的 机 制 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 孙 衍 刚 Rab5 在 皮 层 II/III 层 投 射 神 经 元 轴 突 成 束 化 中 的 作 用 及 其 机 制 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 武 孔 彦 TET 双 加 氧 酶 家 族 对 颞 叶 癫 痫 发 生 的 表 观 遗 传 学 调 控 作 用 及 其 机 制 研 究 国 家 自 然 科 学 基 金 面 上 项 目 谭 国 鹤 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 课 题 郭 爱 克 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 课 题 蒲 慕 明 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 项 目 张 旭 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 课 题 杜 久 林 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 课 题 胡 海 岚 脑 功 能 联 结 图 谱 计 划 XDB 中 国 科 学 院 先 导 专 项 B 类, 课 题 王 佐 仁 战 略 生 物 资 源 科 技 支 撑 体 系 运 行 专 项 ( 野 生 ) 动 物 实 验 平 台 CZBZX-1 中 国 科 学 院 战 略 生 物 资 源 科 技 支 撑 体 系 运 行 专 项 王 佐 仁 中 科 院 百 人 计 划 无 中 国 科 学 院 中 科 院 百 人 计 划 孙 衍 刚 雷 特 综 合 症 (Rett Syndrome) 的 分 子 和 细 胞 机 制 12XD 上 海 市 优 秀 学 科 带 头 人 熊 志 奇 视 网 膜 细 胞 谱 系 形 成 的 功 能 性 神 经 通 路 的 发 育 基 础 2014T70436 中 国 博 士 后 基 金 会 中 国 博 士 后 基 金 李 爱 群 胶 质 细 胞 的 D2 受 体 在 多 发 性 硬 化 症 发 病 过 程 中 的 作 用 2014M 中 国 博 士 后 基 金 会 中 国 博 士 后 基 金 梁 培 州 JMY 在 皮 层 神 经 元 迁 移 中 的 调 控 作 用 研 究 2014M 中 国 博 士 后 基 金 会 中 国 博 士 后 基 金 刘 媛 媛 年 度 报 告 7

8 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 序 号 课 题 名 称 编 号 来 源 项 目 类 别 课 题 负 责 人 执 行 期 2014 到 款 ( 万 元 ) 31 人 工 视 觉 假 体 诱 发 视 皮 层 轮 廓 方 位 感 知 的 神 经 机 制 研 究 2014M 中 国 博 士 后 基 金 会 中 国 博 士 后 基 金 陆 一 梁 Rab5 在 皮 层 II/III 层 神 经 元 生 长 锥 导 向 和 轴 突 成 束 化 中 的 作 用 及 机 制 2013KIP206 上 海 生 科 院 优 秀 青 年 人 才 领 域 前 沿 项 目 武 孔 彦 绒 猴 声 音 交 流 能 力 的 发 育 关 键 期 及 其 神 经 机 制 研 究 2013KIP104 上 海 生 科 院 优 秀 青 年 人 才 领 域 前 沿 项 目 龚 能 Sonic hedgehog 对 神 经 元 兴 奋 性 的 调 节 机 制 研 究 2013KIP205 上 海 生 科 院 优 秀 青 年 人 才 领 域 前 沿 项 目 贾 彩 霞 催 产 素 介 导 早 期 经 验 依 赖 的 感 觉 皮 层 跨 模 态 可 塑 性 的 机 制 2013KIP306 上 海 生 科 院 博 士 后 项 目 李 舒 婧 哺 乳 动 物 跨 模 态 注 意 的 神 经 机 制 2012KIP301 上 海 生 科 院 博 士 后 项 目 吴 定 诚 合 计 年 度 报 告

9 State Key Laboratory of Neuroscience 开放交流 一 开放课题 课题负责人 申请人单位 课题题目 1 徐 进 神经科学研究所 神经退行性疾病进程的分子指标 2 李澄宇 神经科学研究所 诱发式运动障碍相关基因 PRRT2 在运动编码中的神经元 相关性研究 3 潘玉君 哈尔滨医科大学 骨髓基质细胞联合奥拉西坦治疗脑梗死的机制研究 4 侯圣陶 南方科技大学 5 王英伟 上海交通大学附属新华医院 氯胺酮 / 七氟烷麻醉对新生小鼠触觉皮层发育的影响 6 徐纪文 上海交通大学附属仁济医院 VNS 对难治性癫痫脑组织中药物靶点及药物转运系统的 调节作用 7 常彦忠 河北师范大学 星形胶质细胞来源的 hepcidin 是 LPS 致神经元凋亡的关 键因素 大脑内红花菜豆酸的生理功能以及脑卒中损伤后的病理 作用的研究 二 主办或协办学术会议 1 神经科学国家重点实验室 分子神经科学国家重点实验室 2014 联合研讨会 时间 2014 年 10 月 8 日 - 9 日 地点 上海 2014 年度报告 9

10 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 三 参 加 国 际 国 内 学 术 会 议 实 验 室 2014 年 参 加 国 内 外 学 术 会 议 并 做 报 告 41 人 次, 其 中 国 际 学 术 会 议 报 告 11 人 次, 国 内 30 人 次 姓 名 地 点 时 间 会 议 名 称 报 告 题 目 杜 久 林 何 杰 日 本 The 66th Annual Meeting of Japan Society for Cell Biology 法 国 FEBS-EMBO Conference 中 国 台 湾 第 十 届 海 峡 两 岸 细 胞 生 物 学 会 议 中 国 苏 州 中 国 苏 州 CSH Asia Conference Neural Circuit Basis for Behavior and its Disorders CSH Asia Conference Neurobiology: Diverse Species and Conserved Principles 中 国 武 汉 第 二 届 中 国 斑 马 鱼 PI 大 会 中 国 深 圳 中 德 学 术 研 讨 会 The role of glia in physiology and pathology 中 国 深 圳 年 神 经 环 路 调 控 与 行 为 研 讨 会 中 国 上 海 第 24 届 中 国 生 理 学 大 会 中 国 长 沙 中 国 厦 门 国 家 自 然 科 学 基 金 委 重 大 研 究 计 划 情 感 和 记 忆 的 神 经 环 路 基 础 2014 年 度 总 结 会 The 5th Xiamen Winter Symposium: zebrafish model for translational and regenerative medicine research 中 国 南 昌 年 神 经 细 胞 研 讨 会 中 国 武 汉 年 全 国 斑 马 鱼 PI 大 会 中 国 海 口 第 七 届 再 生 医 学 与 干 细 胞 大 会 Neuronal NMDA receptors regulate brain vascular development via VEGF signaling Dopaminergic gating of visuomotor transformation via inhibition. Dopaminergic gating of visuomotor transformation Dopaminergic gating of visuomotor transformation and behavior selection Behavioral relevance-dependent dopaminergic gating of visuomotor transformation. Dopaminergic gating of visuomotor transformation and behavior selection. Circadian regulation of synaptogenesis via the hypocretin system Dopaminergic control of visuomotor transformation and behavior selection. Dopaminergic gating of visuomotor transformation via inhibition. The 24th Congress of Chinese Physiology Society. Shanghai Dopaminergic gating of visuomotor transformation and behavior selection. Brain Vascular Development: Growth and Pruning. The proliferation of stem cells and intermediate progenitor cells in the ciliary marginal zone of zebrafish retina Coupling of retinal cell fate determination and cell division modes revealed by in-vivo lineage tracing How variable clones build invariable retina 年 度 报 告

11 State Key Laboratory of Neuroscience 姓 名 地 点 时 间 会 议 名 称 报 告 题 目 郭 爱 克 美 国 Learning and Memory: A Synthesis of Bees and Flies 胡 海 岚 日 本 年 日 本 神 经 科 学 年 会 The GABA-DA MB network provides a gain-gating mechanism for reversal learning and decision making in Drosophila Neural Mechanism of Dominance Hierarchy 日 本 Joint Symposium of the Japan Neuroscience Society and the Chinese Society for Neuroscience: Neuronal signaling for development and plasticity, The 37th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society Nonapoptotic role of caspase-3 in synapse refinement 罗 振 革 中 国 台 湾 The Tenth Across the Taiwan Strait Symposium on Cell Biology Semaphorin3A Activation of Rab5 Induces Growth Cone Collapse and Controls Callosal Axon Fasciculation 中 国 苏 州 Symposium for Chinese Neuroscienscientists Worldwide Nonapoptotic role of caspase-3 in synapse refinement 中 国 苏 州 Cold Spring Harbor Asia meeting on Dynamics of Cellular Behavior During Development and Disease Membrane trafficking mechanisms underlying axon development 德 国 Symposium on Circuits in Neuroscience, Max Planck Institute for Brain Research Neural circuit modulation by neurotrophins 中 国 香 港 Gordon Conference on Cellular and Molecular Neuroscience Neurotrophins and synaptic plasticity 蒲 慕 明 中 国 台 北 Li DKi De Foundation Lecture Plasticity-based therapies of brain disorders 中 国 北 京 中 国 北 京 王 以 政 土 耳 其 王 佐 仁 中 国 苏 州 International Symposium on Parkinson Disease International Conference on Translational Neuroscience 5th International Congress on Cell membrane and Oxidative stress Neural Circuit Basis of Behavior and its Disorders Activity-dependent Neural Plasticity from Bench to Beside Plasticity-based therapies of brain disorders TRPC6 and ischemic brain damage in rats Relay of Neuronal Activities in Lateral OFC may Underly Impulsivie Behavior of Rats 2014 年 度 报 告 11

12 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 姓 名 地 点 时 间 会 议 名 称 报 告 题 目 熊 志 奇 于 翔 张 旭 周 嘉 伟 美 国 SFN meeting 意 大 利 The 2nd international CDKL5 symposium 中 国 苏 州 Cold Spring Harbor 中 国 苏 州 Cold Spring Harbor 中 国 香 港 中 国 苏 州 Gordon Research Conference: Molecular and Cellular Neurobiology 第 八 届 海 内 外 华 人 神 经 科 学 家 研 讨 会 (SCNW2014) 澳 大 利 亚 年 国 际 生 物 物 理 大 会 中 国 苏 州 中 国 台 湾 第 八 届 海 内 外 华 人 神 经 科 学 家 研 讨 会 (SCNW2014) 第 十 届 海 峡 两 岸 细 胞 生 物 学 学 术 研 讨 会 中 国 台 湾 第 二 届 海 峡 两 岸 生 命 科 学 论 坛 日 本 日 本 第 55 届 神 经 病 学 年 会 中 国 香 港 中 国 北 京 年 香 港 生 理 学 研 讨 会, 暨 香 港 神 经 科 学 学 会 和 香 港 生 物 生 理 学 会 的 联 合 科 学 会 议 国 际 脑 重 大 疾 病 高 峰 论 坛 中 国 深 圳 中 德 胶 质 细 胞 功 能 研 讨 会 Palmitoylation-dependent CDKL5- PSD95 interaction regulates synaptic targeting of CDKL5 and dendritic spine development Synaptic function of CDKL5 Prrt2-deficiency Impairs Presynaptic Plasticity and Voluntary Movements Reelin regulates intramembrane proteolysis signaling to control radial migration of cortical neuron. A molecular mechanism for activity-dependent, competition-based spine pruning Oxytocin Mediates Early Experiencedependent Crossmodal Plasticity of Excitatory Synaptic Transmission in the Sensory Cortices Role of Na+, K+-ATPas in regulation of nociceptive afferent transmission Nociceptive afferent transmission is regulated by Na+, K+-ATPase function FGF13 通 过 稳 定 微 管 调 节 皮 层 神 经 元 的 迁 移 和 极 性 Functional regulation of Na+, K+- ATPase in sensory transmission Controlling Neuroinflammation by Astrocytic Dopamine D2 Receptor. Controlling Neuroinflammation by Astrocytic Dopamine D2 Receptor. Progress in basic research of Parkinson s disease Controlling Neuroinflammation by Astrocytic Dopamine D2 Receptor 年 度 报 告

13 State Key Laboratory of Neuroscience 实 验 室 接 待 国 内 外 专 家 做 学 术 报 告 32 人 次 日 期 报 告 人 单 位 报 告 题 目 邀 请 人 Hai Huang, Ph.D. Vollum Institute & Oregon Hearing Research Center, Oregon Health & Science University U.S.A. Ion Channels and Presynaptic Function at an Auditory Synapse 蒲 慕 明 Hung-Chun Chang, Ph.D. Institute of Health Sciences, SIBS, CAS Dissecting Sirtuins as circadian rhythm modulators 蒲 慕 明 Zengcai Guo, Ph.D. HHMI Janelia Farm Research Campus, U.S.A. From sensation to action: deconstruct the neural circuit underlying a tactile decision in mice 蒲 慕 明 Wei-Zhi Ji, Ph.D. Kunming Institute of Zoology, CAS Mediate Gene Targeting in Monkeys with CRISPR/Cas9 and TALEN 周 嘉 伟 Hao Wu, Ph.D. HHMI, Johns Hopkins University School of Medicine, U.S.A. Seeing is Believing: Molecular Genetic Studies of Neuronal Structure 蒲 慕 明 Michael D. Ehlers, Ph.D. Neuroscience, Pfizer, Inc. Ubiquitination, Membrane Trafficking, and Synaptic Plasticity 熊 志 奇 Douglas Portman, Ph.D. University of Rochester, U.S.A. How worms set their priorities: Sexual modulation of shared circuitry in C. elegans 王 佐 仁 Greg S. B. Suh, Ph.D. Skirball institute of Biomedical Medicine, Molecular Neurobiology Program (MNP), NYU School of Medicine, U.S.A. Interoceptive Nutrient Sensing by the Brain 王 佐 仁 Anatol Kreitzer, Ph.D. University of California, San Francisco U.S.A. Function and Dysfunction of Basal Ganglia Circuitry 于 翔 Steve Mao, Ph.D. Cell Press, Cambridge, MA, U.S.A. Editorial Process at Cell Press 于 翔 Xiaowei Lu, Ph.D. University of Virginia School of Medicine, U.S.A. A tale of three motors-signaling underlying auditory hair cell planar polarity 于 翔 C.-K. James Shen, Ph.D. Institute of Molecular Biology, Academia Sinica, Taipei Neuronal functions of TDP- 43, a major neuropathogenic signature protein of ALS and FTLD 蒲 慕 明 Gerhard M. Technau, Ph.D. Institute of Genetics, University of Mainz Generation of cell diversity and segmental pattern in the CNS of Drosophila 何 杰 2014 年 度 报 告 13

14 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 日 期 报 告 人 单 位 报 告 题 目 邀 请 人 Josef Parvizi, Ph.D. Stanford University, U.S.A. Mapping the functional organization of the human brain with direct cortical recording and electrical stimulation 姚 海 珊 Pierre Paoletti, Ph.D. INSERM, Team Leader, ENS Paris, France NMDA receptors: diversity, molecular mechanisms and synaptic regulation 熊 志 奇 Huizhong W. Tao, Ph.D. Zilkha Neurogenetic Institute and Dept of Cell & Neurobiology, USC Keck School of Medicine Synaptic mechanisms for visual information processing in mouse cortex 杜 久 林 Ching-Po Lin, Ph.D. National Yang-Ming University, Taipei Altered Anatomical Networks in Alzheimer's Disease 蒲 慕 明 Gong Chen, Ph.D. Penn State University, U.S.A. In vivo Direct Neural Reprogramming for Brain Repair. 杜 久 林 Arturo Alvarez-Buylla, Ph.D. University of California, San Francisco, School of Medicine, U.S.A. Embryonic Origin of Adult Neural Stem Cells 蒲 慕 明 Ron Yu, Ph.D. Stowers Institute for Medical Research, U.S.A. Rewired Olfaction: probing development and function of the olfactory map 蒲 慕 明 Su Guo, PhD University of California, San Francisco, U.S.A. From construction to function: exploring how the brain works using zebrafish 杜 久 林 Yanhong Shi, Ph.D. Beckman Research Institute of City of Hope, U.S.A. Modeling neural development, cognition, and disease 程 乐 平 Haikun Liu, Ph.D. German Cancer Research Center, Germany Epigenetic principles of adult neurogenesis and human diseases 蔡 时 青 Zixu Mao, Ph.D. Emory University School of Medicine, U.S.A The real estate of survival business: novel molecular circuitry and therapeutics in neuronal stress and neurodegenerative diseases 熊 志 奇 Oliver Hobert, Ph.D. Columbia University Medical Center, Investigator, Howard Hughes Medical Institute, U.S.A. Gene regulatory routines that define neuronal identity 蔡 时 青 Yihong Yang, Ph.D. National Institute on Drug Abuse, National Institutes of Health, U.S.A. Neuroimaging of brain disorders: searching for system-level biomarkers of addiction 蒲 慕 明 年 度 报 告

15 State Key Laboratory of Neuroscience 日 期 报 告 人 单 位 报 告 题 目 邀 请 人 Aaron Gilter, Ph.D. Stanford University School of Medicine, U.S.A. High-throughput genetic screens to define mechanisms of human neurodegenerative diseases 于 翔 Pierre Magistretti, M.D.Ph.D. Brain Mind Institute, EPFL Switzerland Role of neuron-glia metabiolic coupling in plasticity 蒲 慕 明 Pankaj Sah, Ph.D. Queensland Brain Institute, University of Queensland, Australia Intrinsic circuits in the basolateral amygdala 蒲 慕 明 Craig Montell, Ph.D. Neuroscience, MCDB Dept., UCSB, U.S.A. Decoding the sensory receptors and ion channels controlling Drosophila behavior 王 佐 仁 Weihong Song, MD, PhD, FCAHS Canada Research Chair in Alzheimer s Disease, Jack Brown and Family Professor, The University of British Columbia, Canada Dementia, from Down Syndrome to Alzheimer s disease 熊 志 奇 Stewart Shipp, Ph.D. Principal Associate Investigator, Institute of Opthalmology, University College London, UK Subcortical Circuitry for Visual Attention 王 伟 2014 年 度 报 告 15

16 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 研 究 平 台 和 公 共 实 验 室 工 作 进 展 一 模 式 动 物 平 台 斑 马 鱼 模 式 动 物 平 台 平 台 2014 年 为 上 海 生 科 院 4 个 研 究 所 的 7 个 课 题 组 和 全 国 其 它 16 个 科 研 单 位 / 课 题 组 提 供 资 源 和 技 术 服 务, 对 推 动 斑 马 鱼 模 式 生 物 在 我 国 生 命 科 学 和 医 药 研 究 中 的 应 用 起 到 了 积 极 的 作 用 平 台 建 立 基 于 CRISPR/Cas9 的 斑 马 鱼 Knock-in 技 术, 实 现 了 对 特 定 类 型 神 经 元 的 标 记 和 基 因 表 达 操 作 ; 初 步 建 立 光 片 成 像 技 术 (light-sheet imaging), 实 现 了 在 清 醒 的 斑 马 鱼 上 对 全 脑 数 万 个 神 经 元 活 动 进 行 高 时 空 分 辨 率 的 实 时 成 像, 取 得 以 下 研 究 成 果 : 神 经 元 NMDA 受 体 调 节 脑 血 管 发 育 利 用 斑 马 鱼 幼 鱼, 发 现 NMDA 受 体 可 以 调 节 大 脑 血 管 的 生 长, 且 这 种 作 用 是 通 过 神 经 元 上 的 NMDA 受 体 实 现 的, 因 为 特 异 操 纵 神 经 元 上 的 而 不 是 内 皮 细 胞 上 的 NMDA 受 体 可 以 改 变 大 脑 血 管 生 长 小 鼠 上 的 研 究 也 发 现 敲 除 皮 层 神 经 细 胞 中 NMDA 受 体 同 样 使 得 大 脑 皮 层 血 管 密 度 下 降 分 子 机 制 研 究 表 明, 神 经 元 上 NMDA 受 体 是 通 过 CaMKII 和 ERK 途 径 调 节 VEGFA 的 表 达, 从 而 对 大 脑 血 管 发 育 起 到 调 节 作 用 进 而, 发 现 神 经 活 动 可 以 很 有 效 的 调 节 大 脑 血 管 生 长, 并 且 该 作 用 依 赖 NMDA 受 体 的 激 活 因 此,NMDA 受 体 作 为 神 经 活 动 的 感 受 分 子 可 以 通 过 VEGFA 信 号 调 节 大 脑 血 管 的 发 育 神 经 元 通 过 Exosome 分 泌 mir132 调 节 血 脑 屏 障 的 发 育 发 现 下 调 神 经 元 高 表 达 的 mir-132 导 致 斑 马 鱼 脑 部 出 血 ; 同 时 DAPI 标 记 的 方 法 显 示 mir-132 对 于 脑 部 血 管 的 完 整 性 是 必 须 的, 并 且 确 定 血 管 中 少 量 表 达 的 mir-132 对 于 血 管 的 完 整 性 非 常 重 要 Western blot 和 免 疫 染 色 的 方 法 发 现 对 于 血 管 完 整 性 非 常 重 要 的 细 胞 粘 附 连 接 分 子 VE-cadherin 在 脑 部 血 管 的 表 达 被 明 显 下 调, 同 时 VE-cadherin 的 下 调 可 以 模 拟 mir-132 下 调 的 表 型 进 而, 特 异 性 地 在 神 经 元 内 下 调 mir-132 的 实 验 显 示 神 经 元 表 达 的 mir-132 对 于 脑 部 血 管 完 整 性 是 必 须 的 通 过 体 外 神 经 元 培 养 方 法, 进 一 步 发 现 神 经 元 能 够 释 放 含 有 mir-132 的 exosome, 并 且 这 些 exosome 能 够 进 入 体 外 培 养 的 脑 血 管 内 皮 细 胞 中 在 斑 马 鱼 上, 用 CD63-GFP 标 记 神 经 元 的 exosome, 发 现 其 也 能 够 进 入 斑 马 鱼 脑 部 血 管 内 皮 细 胞 中 因 此, 推 测 神 经 元 能 够 通 过 exosome 调 节 脑 部 血 管 的 发 育 以 及 血 管 的 完 整 性 在 分 子 机 制 上, 通 过 microarray 以 及 序 列 预 测 的 方 法, 结 合 体 外 和 体 内 的 报 告 基 因 和 western blot 实 验, 进 一 步 发 现 eef2k 是 mir-132 的 直 接 靶 基 因, 并 且 下 调 血 管 内 部 细 胞 中 的 eef2k 能 够 拯 救 mir-132 下 调 导 致 的 出 血 以 及 血 管 完 整 性 的 破 坏 该 工 作 揭 示, 神 经 元 可 以 释 放 mir-132, 后 者 进 入 血 管 内 皮 细 胞 中, 通 过 调 节 内 皮 细 胞 中 的 eef2k 和 VE-Cadherin 来 调 控 大 脑 BBB 的 发 育 和 血 管 功 能 完 整 性, 揭 示 了 神 经 系 统 调 节 BBB 发 育 的 新 形 式 转 基 因 小 鼠 模 式 动 物 平 台 平 台 2014 年 立 足 服 务 神 经 科 学 研 究 所, 已 经 为 多 个 研 究 组 完 成 转 基 因 载 体 的 电 泳 回 收 和 显 微 注 射 及 胚 胎 移 植 工 作 2014 年 已 经 完 成 4 个 构 件 的 回 收 ; 注 射 制 作 5 种 转 基 因 小 鼠 SPF 级 是 国 际 认 可 的 通 用 的 小 鼠 微 生 物 质 量 等 级 作 为 SPF 级 小 鼠 饲 养 环 境, 针 对 引 进 未 达 到 SPF 级 的 转 基 因 小 鼠, 平 台 开 展 了 胚 胎 移 植 升 级 服 务, 以 保 证 外 来 引 入 种 鼠 不 把 病 原 体 带 进 转 基 因 鼠 房 已 为 12 个 研 究 组 做 了 40 个 品 系 转 基 因 小 鼠 胚 胎 移 植 净 化 服 务 因 转 基 因 小 鼠 饲 养 数 量 越 来 越 多, 而 SPF 级 鼠 房 空 间 有 限, 平 台 开 展 转 基 因 小 鼠 胚 胎 冷 冻 保 种 及 复 苏 工 作, 已 为 14 个 研 究 组 的 冻 存 86 个 品 系 的 转 基 因 小 鼠 胚 胎 并 且 根 据 一 些 研 究 组 的 实 验 要 求, 复 苏 10 个 年 度 报 告

17 State Key Laboratory of Neuroscience 品 系 的 冻 存 胚 胎 都 获 得 了 一 定 数 量 的 转 基 因 小 鼠 体 外 受 精 技 术 可 以 使 那 些 由 于 种 种 原 因 不 能 交 配 或 不 能 怀 孕 的 小 鼠 得 到 后 代 小 鼠 体 外 受 精 主 要 是 指 : 成 熟 卵 子 与 获 能 精 子 在 组 织 培 养 皿 中 的 受 精 这 一 技 术 无 需 使 用 大 量 的 种 公 鼠 进 行 交 配 合 笼, 就 可 以 获 得 为 数 不 少 的 卵 裂 胚 胎, 再 采 用 胚 胎 移 植 的 方 法 得 到 小 鼠 后 代 精 子 冷 冻 技 术 的 操 作 方 法 比 胚 胎 冷 冻 简 便 快 捷 冷 冻 的 精 子 可 以 为 转 基 因 小 鼠 的 种 子 保 存 起 到 双 保 险 的 作 用, 所 以 我 们 开 展 转 基 因 小 鼠 精 子 冷 冻 服 务 二 公 共 实 验 室 光 学 成 像 平 台 平 台 2014 年 购 置 了 1 台 内 窥 探 头 式 在 体 荧 光 显 微 镜 和 1 台 荧 光 寿 命 和 荧 光 相 关 光 谱 显 微 镜 内 窥 探 头 式 在 体 荧 光 显 微 镜 由 正 置 共 聚 焦 显 微 镜 和 高 数 值 孔 径 内 窥 成 像 物 镜 组 成 内 窥 成 像 物 镜 可 以 深 入 大 脑 3~20 毫 米, 正 置 共 聚 焦 显 微 镜 则 可 以 通 过 内 窥 成 像 物 镜 对 大 脑 的 深 部 结 构 进 行 成 像 此 设 备 可 对 小 鼠 大 鼠 猫 兔 猴 的 大 脑 深 部 结 构 进 行 成 像, 也 可 作 为 常 规 共 聚 焦 显 微 镜 用 于 生 物 学 研 究 ( 如 : 用 于 固 定 标 本 成 像 活 体 脑 片 成 像 果 蝇 和 斑 马 鱼 成 像 等 ), 是 一 套 适 用 性 强 用 途 广 泛 的 光 学 成 像 系 统 荧 光 寿 命 和 荧 光 相 关 光 谱 显 微 镜 由 倒 置 共 聚 焦 显 微 镜 和 PicoQuant FLIM & FCS Upgrade Kit 组 成 此 设 备 可 在 细 胞 和 亚 细 胞 水 平 研 究 蛋 白 分 子 的 运 动 表 达 分 子 间 ( 内 ) 的 相 互 作 用, 还 可 以 测 量 细 胞 内 离 子 浓 度 和 ph 的 变 化 与 普 通 共 聚 焦 显 微 镜 进 行 FRET 和 FRAP 实 验 相 比, 荧 光 寿 命 和 荧 光 相 关 光 谱 测 量 技 术 是 检 测 活 细 胞 内 蛋 白 质 功 能 和 相 互 作 用 的 较 好 方 法, 结 果 更 准 确, 实 验 效 率 也 可 以 得 到 相 应 提 高 平 台 2014 年 顺 利 完 成 了 6 台 NIKON 共 聚 焦 显 微 镜 和 Olympus 共 聚 焦 显 微 镜 的 升 级 和 维 护 工 作 用 0.1~0.2 微 米 的 4 色 荧 光 小 球 标 本 对 共 聚 焦 显 微 镜 的 PSF 进 行 了 检 测, 完 善 了 提 高 图 像 分 辨 率 降 低 图 像 噪 声 校 正 色 差 的 方 法, 并 编 写 了 光 学 成 像 平 台 实 验 手 册 所 有 设 备 都 按 仪 器 设 备 区 域 中 心 的 要 求 纳 入 中 科 院 仪 器 设 备 共 享 管 理 平 台 ( 提 供 仪 器 共 享 和 网 上 预 约 ) 平 台 设 备 每 周 开 放 80 小 时,1~10 月 份 实 际 使 用 了 机 时 ( 为 去 年 的 1.21 倍 ), 其 中 对 外 服 务 为 327 机 时 ( 为 去 年 的 2.64 倍 ), 对 外 服 务 单 位 有 : 中 科 院 生 化 细 胞 所 中 科 院 计 算 所 中 科 院 药 物 所 中 科 院 巴 斯 德 所 上 海 复 旦 大 学 上 海 交 通 大 学 上 海 同 济 大 学 上 海 大 学 华 东 理 工 大 学 上 海 睿 智 化 学 研 究 有 限 公 司 等 平 台 在 光 学 实 验 设 计 协 助 学 生 完 成 实 验 建 立 图 像 处 理 分 析 方 法 等 方 面 得 到 所 内 外 的 好 评 神 经 分 子 和 细 胞 生 物 学 平 台 平 台 2014 年 新 购 置 双 路 双 道 微 透 析 仪 现 已 正 式 启 用 微 透 析 (Microdialysis) 技 术 是 一 种 灌 流 取 样 与 透 析 技 术 相 结 合 的 一 种 从 生 物 活 体 内 进 行 动 态 微 量 生 化 取 样 的 新 技 术, 具 有 活 体 连 续 取 样 动 态 观 察 定 量 分 析 采 样 量 小 组 织 损 伤 轻 等 特 点 该 仪 器 利 用 固 定 的 悬 臂 结 构 和 双 轴 4 通 阀, 结 合 微 流 注 射 泵 和 液 流 切 换 装 置, 可 在 麻 醉 或 清 醒 的 生 物 体 上 使 用, 特 别 适 合 于 深 部 组 织 和 重 要 器 官 的 活 体 生 化 研 究 该 技 术 在 动 物 中 枢 神 经 系 统 中 用 途 广 泛 作 用 强 大, 目 前 已 成 为 实 验 神 经 生 理 学 和 神 经 化 学 的 重 要 研 究 工 具 之 一, 它 可 提 供 神 经 递 质 释 放 摄 取 和 代 谢 的 必 要 信 息, 并 实 时 监 测 药 物 在 细 胞 外 液 中 的 浓 度 代 谢 产 物, 也 可 以 作 为 一 种 给 药 的 手 段, 得 到 近 实 时 的 小 鼠 脑 部 微 环 境 中 因 局 部 给 药 或 手 术 后, 一 系 列 生 理 或 病 理 改 变 的 数 据 解 决 了 以 前 这 类 实 验 需 要 使 用 大 量 小 鼠 定 时 宰 杀 引 起 的 高 实 验 成 本 和 因 不 同 小 鼠 间 个 体 差 异 而 引 发 的 数 据 波 动, 有 效 地 缩 短 了 整 个 实 验 的 时 间 周 期 目 前 已 在 临 床 作 为 诊 断 工 具 和 治 疗 手 段 而 逐 步 扩 大 其 适 2014 年 度 报 告 17

18 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 用 范 围 目 前 该 仪 器 主 要 用 于 小 鼠 脑 部 多 巴 胺 微 透 析 分 析 和 小 鼠 脑 缺 血 模 型 中 氨 基 酸 酸 浓 度 的 检 测 由 于 微 透 析 样 品 具 有 体 积 小, 浓 度 低 的 特 点, 常 规 的 检 测 方 法 几 乎 无 法 满 足 实 验 要 求 的 检 测 灵 敏 度 而 新 购 置 的 激 光 诱 导 荧 光 检 测 器 利 用 激 光 波 长 单 一, 能 量 密 度 高 的 特 点, 可 以 非 常 有 针 对 性 地 解 决 样 品 中 超 低 浓 度 氨 基 酸 的 检 测 问 题 该 仪 器 虽 然 还 在 调 试 阶 段, 但 已 能 开 展 正 常 工 作 该 仪 器 设 备 是 和 双 路 双 道 微 透 析 仪 相 互 配 套, 主 要 用 于 微 透 析 样 品 中 痕 量 氨 基 酸 的 检 测 另 外, 新 购 置 的 RT-PCR 仪 因 没 有 到 货, 还 在 等 待 中 截 至 到 目 前, 双 路 双 道 微 透 析 仪 从 安 装 验 收 后 已 累 计 使 用 了 一 千 多 小 时, 使 用 该 设 备 的 实 验 小 鼠 已 超 过 七 十 余 只 仪 器 的 检 测 灵 敏 度 达 到 30 ng/ml( 以 多 巴 胺 计 ), 样 品 分 析 体 积 为 20 ul( 以 多 巴 胺 计 ), 已 能 满 足 普 通 小 鼠 微 透 析 检 测 到 需 求 由 于 该 仪 器 比 较 适 合 我 所 的 科 研 需 要, 一 经 安 装 调 试 后, 迅 速 达 到 实 验 仪 器 的 正 常 使 用 量, 并 在 继 续 稳 步 增 加 中 目 前 该 仪 器 除 服 务 于 我 所 正 常 科 研 工 作 需 要 外, 还 为 上 海 第 一 人 民 医 院 江 西 井 冈 山 大 学 普 陀 区 中 心 医 院 等 多 家 科 研 单 位 提 供 服 务, 已 取 得 了 一 定 的 社 会 效 益 激 光 诱 导 荧 光 检 测 器 作 为 和 双 路 双 道 微 透 析 仪 配 套 的 检 测 设 备, 虽 然 还 处 于 调 试 验 收 阶 段, 但 平 台 已 逐 步 建 立 起 相 关 的 检 测 方 法, 用 于 我 所 的 微 透 析 样 品 的 分 析 目 前 仪 器 的 检 测 灵 敏 度 达 到 20 nm( 以 谷 氨 酸 计 ), 上 样 2 ul 该 仪 器 在 调 试 阶 段 已 服 务 于 上 海 复 旦 大 学 附 属 中 山 医 院, 用 于 心 肌 细 胞 缺 血 性 损 伤 后 的 氨 基 酸 检 测 电 子 显 微 镜 平 台 电 子 显 微 镜 平 台 于 2013 年 购 置 了 高 压 冷 冻 固 定 仪 (Leica EM HPM100) 一 台, 此 系 统 主 要 用 于 动 物 组 织 和 培 养 细 胞 的 快 速 玻 璃 化 冷 冻 固 定, 在 极 短 时 间 (30 ms) 内 对 样 品 实 施 高 压 和 低 温, 捕 捉 样 品 瞬 时 的 生 理 或 生 化 状 态 传 统 的 电 镜 样 品 制 备 过 程 采 用 化 学 固 定 脱 水 常 产 生 各 种 人 工 假 象, 使 其 所 展 现 的 细 胞 超 微 结 构 细 节 失 真, 高 压 冷 冻 - 冷 冻 置 换 技 术 (HPF-FS) 将 解 决 这 一 技 术 难 题, 更 重 要 的 是 可 以 有 效 提 高 免 疫 电 镜 样 品 标 记 的 灵 敏 度 和 准 确 性 高 压 冷 冻 固 定 仪 装 机 至 今, 开 展 实 验 数 次, 接 收 样 品 数 目 达 到 80 多 例 主 要 针 对 所 内 各 课 题 组 提 供 的 脑 组 织 样 品 和 培 养 的 神 经 元 细 胞 目 前 我 们 所 有 许 多 课 题 组 需 要 采 用 高 压 冷 冻 - 冷 冻 置 换 技 术 来 解 决 若 干 具 有 重 要 理 论 价 值 和 应 用 价 值 的 神 经 生 物 学 问 题 该 项 技 术 在 国 内 开 展 的 较 晚, 尤 其 在 神 经 生 物 学 领 域 进 展 缓 慢, 由 于 神 经 组 织 结 构 的 特 殊 性, 含 水 量 很 高, 如 何 克 服 冰 晶 对 超 微 结 构 的 损 伤 是 我 们 面 临 的 最 大 问 题 近 来, 我 们 平 台 突 破 常 规 的 电 镜 制 样 方 式, 积 极 开 展 高 压 冷 冻 - 冷 冻 替 代 实 验, 反 复 尝 试 排 查 问 题 并 不 断 调 整 方 案, 逐 渐 摸 索 出 较 为 成 熟 的 应 用 于 神 经 组 织 的 低 温 制 备 电 镜 样 品 的 方 法 体 系, 并 开 始 着 手 低 温 免 疫 电 镜 技 术 的 尝 试 电 子 显 微 镜 平 台 现 有 设 备 运 行 情 况 良 好, 由 3 名 专 业 技 术 人 员 负 责 管 理 和 操 作, 面 向 所 内 24 个 课 题 组 服 务, 全 年 共 接 受 委 托 单 数 1764 次, 累 计 工 作 机 时 达 3323 小 时 / 年, 使 用 率 达 到 75% 以 上, 用 户 满 意 度 较 高 透 射 电 子 显 微 镜 (JEOL JEM-1230) 于 2003 年 安 装 投 入 运 行, 迄 今 已 11 年, 设 备 状 态 基 本 稳 定, 部 分 部 件 老 化, 今 年 3 月 份 电 镜 主 板 发 生 一 次 故 障 在 机 器 性 能 落 后 的 前 提 下, 我 们 最 大 程 度 的 发 挥 了 它 的 功 能 同 时 还 承 担 常 规 透 射 电 镜 样 品 高 压 冷 冻 样 品 和 免 疫 电 镜 样 品 的 前 期 制 备 工 作, 全 年 共 为 所 内 电 镜 用 户 制 备 电 镜 样 品 达 296 例, 超 薄 切 片 机 使 用 机 时 832 小 时, 涉 及 课 题 组 12 个 此 外, 在 对 外 技 术 服 务 方 面, 电 镜 平 台 旨 在 打 造 一 个 高 水 平 的 开 放 共 享 平 台, 满 足 电 镜 成 像 领 域 日 益 广 泛 的 科 研 工 作 需 求, 并 通 过 前 沿 技 术 的 探 索 和 方 法 学 的 研 究 来 带 领 和 提 升 本 领 域 技 术 的 发 展 本 年 度 对 外 技 术 服 务 对 象 涵 盖 了 中 科 院 有 机 所 营 养 所 复 旦 大 学 医 学 院 中 山 医 院 华 山 医 院 上 海 交 通 大 学 等 十 几 个 科 研 单 位, 仪 器 平 均 共 享 率 达 32% 年 度 报 告

19 State Key Laboratory of Neuroscience 固 定 研 究 组 研 究 进 展 程 乐 平 神 经 发 育 及 其 调 控 机 理 研 究 组 研 究 目 标 实 验 室 的 工 作 主 要 研 究 神 经 发 育 的 转 录 调 控 机 理 及 如 何 将 成 纤 维 细 胞 与 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 细 胞 两 个 方 面 发 育 神 经 生 物 学 中 的 一 个 重 要 问 题 是 探 讨 神 经 系 统 中 多 种 多 样 的 神 经 元 在 发 育 过 程 中 如 何 产 生 使 用 何 种 神 经 递 质 是 神 经 元 的 基 本 特 性 之 一, 也 是 划 分 神 经 元 种 类 的 一 个 重 要 指 标 我 们 主 要 以 脊 髓 背 角 谷 氨 酸 能 神 经 元 及 γ- 氨 基 丁 酸 能 神 经 元 的 发 育 为 研 究 模 型, 研 究 神 经 细 胞 多 样 性 产 生, 尤 其 是 神 经 递 质 表 型 决 定 的 调 控 机 理 过 量 表 达 一 些 决 定 特 定 细 胞 命 运 的 转 录 因 子 可 以 实 现 特 定 细 胞 间 发 生 转 分 化, 即 从 一 种 细 胞 直 接 转 变 为 另 一 种 细 胞 使 非 神 经 细 胞 转 分 化 为 神 经 元, 或 者 使 一 种 类 型 的 神 经 元 转 分 化 为 其 它 类 型 的 神 经 元, 是 获 得 功 能 性 神 经 元 的 新 方 法 针 对 转 分 化 领 域 中 的 重 要 问 题, 我 们 将 筛 选 不 同 转 录 因 子 的 组 合, 转 分 化 产 生 具 有 特 定 神 经 递 质 表 型 的 神 经 元 在 此 基 础 上, 我 们 将 进 一 步 研 究 转 分 化 产 生 神 经 元 的 分 子 机 制 及 其 可 能 的 生 理 功 能 研 究 进 展 转 录 因 子 TF1 可 在 体 将 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 近 年 来, 不 同 细 胞 间 的 转 分 化 研 究 取 得 了 迅 猛 的 发 展 转 分 化 得 到 神 经 元 也 取 得 了 很 多 新 进 展 利 用 病 毒 转 染 的 方 法, 我 们 发 现 转 录 因 子 TF1 可 将 出 生 后 的 中 脑 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 产 生 的 神 经 细 胞 呈 现 典 型 的 神 经 细 胞 形 态, 并 表 达 神 经 元 特 异 性 的 标 志 分 子 Tuj1 MAP2 及 Synapsin I 电 生 理 检 测 结 果 表 明, 在 一 定 的 电 流 刺 激 下, 诱 导 的 神 经 元 能 发 放 动 作 电 位 而 且 诱 导 产 生 的 神 经 元 能 产 生 自 发 放 电 现 象, 这 说 明 神 经 元 形 成 了 突 触 联 系 更 重 要 的 是, 膜 片 钳 记 录 检 测 到 一 些 诱 导 产 生 的 神 经 元 间 有 直 接 联 系, 这 说 明 诱 导 的 神 经 元 不 仅 形 成 功 能 性 的 突 触 联 系, 而 且 能 够 形 成 神 经 网 络 利 用 带 GFP 标 记 的 胶 质 细 胞 进 行 转 分 化 生 成 神 经 元, 我 们 观 察 到 转 分 化 生 成 的 神 经 元 来 自 GFP 阳 性 的 细 胞, 这 说 明 转 分 化 可 能 是 直 接 由 胶 质 细 胞 转 变 而 来 在 体 外 将 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 的 基 础 上, 我 们 探 讨 了 TF1 能 否 在 体 将 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 利 用 GFAP 启 动 子 指 导 TF1 在 出 生 后 两 周 左 右 及 成 年 脑 中 表 达, 我 们 发 现 胶 质 细 胞 可 高 效 地 转 分 化 为 神 经 元 我 们 发 现 转 分 化 产 生 的 神 经 元 有 一 个 逐 渐 成 熟 的 过 程 通 过 神 经 球 成 球 实 验 及 利 用 qpcr 检 测 神 经 前 体 细 胞 标 记 分 子 Sox2 Pax6 的 表 达, 我 们 发 现 在 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 的 过 程 中 没 有 神 经 前 体 细 胞 的 参 与, 这 提 示 这 种 细 胞 命 运 的 转 变 为 直 接 的 转 分 化 我 们 还 发 现 从 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 细 胞 可 在 神 经 系 统 的 不 同 脑 区 发 生 这 部 分 工 作 提 供 了 一 种 从 星 形 胶 质 细 胞 转 分 化 得 到 神 经 元 的 新 方 法 转 录 因 子 TF1 可 在 体 将 星 形 胶 质 细 胞 转 分 化 为 神 经 元 a-c, 对 照 AAV 病 毒 感 染 的 成 年 小 鼠 背 侧 中 脑 中 mcherry 和 NeuN 的 共 定 位 实 验 : 病 毒 注 射 后 5 天 ( a, a ), 2014 年 度 报 告 19

20 神经科学国家重点实验室 16 天 b, b 及 38 天 c, c mcherry 和 NeuN 基 本不共定位 短箭头 (a ) (b ) (c ) 分别为 (a) (b) (c) 画框部分的放大图 d 对照 AAV 病毒感染的成年小鼠背侧中脑中 mcherry 表达阳性的星形胶质细胞的膜特性 膜电流 左 和膜电压 右 特性分别在电压钳与电流钳模式 下记录 e-g TF1-AAV 病毒感染的成年小鼠背侧中脑中 mcherry 和 NeuN 的共定位实验 病毒注射后 5 天 e, e 16 天 f, f 及 38 天 g, g mcherry 和 NeuN 逐渐开始共定位 ( 箭头 ) (e ) (f ) (g ) 分别为 (e), (f) (g) 画框部分的放大图 h TF1-AAV 病毒感染的野生型成年小鼠背侧中 脑中 mcherry 表达阳性的细胞的膜特性 膜电流 左 和膜电压 右 特性分别在电压钳与电流钳模式下记录 谷氨酸能神经元标志分子 VGLUT2 的转录调控机制 神经递质表型如何决定是胚胎神经发育中的重要事件 谷氨酸能神经元为中枢神经系统中基本的兴奋 性神经元 囊泡谷氨酸转运体 2 VGLUT2 为其标志性分子 我们之前的工作显示转录因子 Tlx3 通过拮 抗转录因子 Lbx1 促进谷氨酸能神经元的发育 但直接与 VGLUT2 基因的 DNA 元件结合并调控其表达的转 录因子还不清楚 通过分析转基因小鼠及基因敲除小鼠的表型 我们找到 VGLUT2 的一个组织专一性元件 VCR34 1 Kb 它参与决定 VGLUT2 在小鼠脊髓背角的表达 通过制备 VCR34 敲除小鼠并分析其表型 我们发现 VCR34 敲除小鼠中 VGLUT2 的表达显著降低 我们将利用 RNA-Seq ChIP-Seq 等技术 阐明不 同层次的转录因子如何协调决定谷氨酸能神经元标志分子的表达 转录因子 TF2 调控背根神经节中感觉神经元的兴奋性 准确的躯体感觉为动物感知与应对外界环境刺激必需 背根神经节 DRG 与脊髓背角是传递痛觉信 息的重要神经组织 但哪些分子在其中发挥重要作用还很不清楚 我们发现转录因子 TF2 主要表达在 DRG 中小直径神经元中 在背根神经节中敲除 TF2 后 许多与神经元属性及神经信息传递相关基因的表达发生 了改变 并且该基因敲除后小鼠对福尔马林诱发的炎症痛反应加剧 我们发现 mglur5 的表达水平的上调 以及 TAFA4 表达水平的下调 是导致 TF2 基因敲除小鼠炎性痛行为加剧的重要原因 我们还发现 TF2 基因 敲除小鼠中 mglur5 激活依赖的热痛敏化时间明显延长 这些结果表明 外周初级感觉神经元中 TF2 参与 调控神经元的信息传递 其缺失会增强 DRG 神经元的兴奋性 行为学上表现出热觉及炎性痛敏化等表型 年度报告

21 State Key Laboratory of Neuroscience 杜久林 感觉整合与行为研究组 研究目标 本实验室结合在体全细胞记录 钙成像 光遗传学 药理学 行为学以及基 因操作等多学科手段 从突触 - 神经元 - 神经环路 - 行为的研究策略出发 以视觉 系统为切入点 研究感觉信号处理 多感觉整合 感觉运动转换和相关行为发生 的神经机制及其神经调节 特别侧重于神经环路功能联结图谱的研究 长期目标 是勾勒出一个多种神经调质系统适应性地调节神经功能和动物行为的基本理论 外界感觉信息通过作用于神经调质系统调节脑状态 从而调节神经环路功能和动物行为 与此同时 拓展 交叉研究方向 运用斑马鱼活体成像 脑血管三维结构定量分析 分子和基因操作手段等 研究脑血管发 育和血脑屏障形成的宏观和微观机制 以及脑血管与神经系统在发育和功能上的协调作用 尤其是神经活 动对脑血管发育的调节 研究进展 建立 Cas9 介导的斑马鱼基因敲入技术 实现特异性标记和操作不同 类型神经元 CRISPR/Cas9 是国际上新近开发的一种基因编辑技术 虽然在哺 乳动物中已成功用于基因敲入 knock-in 但在斑马鱼模型中然有待 开发 我们通过技术改进 在斑马鱼上已建立高效的 Cas9 介导的基 因敲入 运用这一技术 我们实现了对神经调质能神经元进行操作的 一系列斑马鱼工具 这些神经元包括五羟色胺能神经元 serotoninergic neuron 去甲肾上腺素能神经元 norepinephrinergic neuron 多巴 胺能神经元 dopaminergic neuron 图 1 等 这些工具是我们研究神 经调质系统对捕食 / 逃避及其抉择的调控机制及其功能联结是必须的 文章在审稿中 图 1. 酪氨酸羟化酶基因内定点插入 EGFP 基因 揭示视觉 - 运动控制的神经机制 动物每时每刻接受多种感觉输入并对其进行处理 产生不同的行为输出 已知感觉通路对感觉输入进 行加工处理 但由于所涉及的神经环路复杂性 我们对感觉中枢处理后的感觉相关信息是如何向运动信号 转变 sensorimotor transformation 进而引起不同行为的神经机制还知之甚少 本课题以斑马鱼幼鱼的逃跑 环路 escape circuit 为对象 研究视觉信息向逃跑环路的信息传递 visuomotor transformation 的调节机 制 发现视觉向逃跑环路的信息传递受到下丘脑尾部多巴胺能神经元和后脑甘氨酸能抑制性神经元组成的 功能模块的控制 模拟 捕食者 的危险视觉刺激抑制了这些神经元的活动 从而解除视觉中枢向逃跑环 路信号传递的抑制性控制 提高视觉 - 运动信息的转换效率 并触发逃跑行为的发生 相反 非危险的视 觉刺激则激活了这些神经元 增强抑制性 降低视觉 - 运动信息的转换效率 使得逃跑行为不能发生 图 年度报告 21

22 神经科学国家重点实验室 该工作为感觉 - 行为控制提供了神经环路机制 并首次揭示了神经调质系统可以区分视觉刺激的行为意义 从而对相应的视觉 - 运动信号处理进行特异性调节 产生适应性的动物行为 工作在审稿中 图 2. 视觉 - 运动控制的神经机制模式图 发表论文 1. Liu, J.N., Liu, Y., Bu, W.B., Bu, J.W., Sun, Y., Du, J.L, and Shi, J.L.* (2014). Ultrasensitive Nanosensors Based on Upconversion Nanoparticles for Selective Hypoxia Imaging in Vivo Upon Near-Infrared Excitation. J. Am. Chem. Soc. 136 (27): Li, H.S., Yue, R., Wei, B., Gao, G., Du, J.L., and Pei G.* (2014). Lysophosphatidic acid acts as a nutrientderived developmental cue to regulate early haematopoiesis. EMBO Journal 33(12): Liu, J.N., Bu, J.W., Bu, W.B., Zhang, S.J., Pan, L.M., Chen, W.P., Zhou, L.P., Peng, W.J., Zhao, K.L., Du, J.L., and Shi, J.L.* (2014). Real-time in vivo quantitative monitoring of drug release by dual mode MR and UCL imagings. Angew. Chem. Int. Ed. 53(18): 尚春峰 * 穆宇 杜久林 * (2014). 以透明脑 观澄明心 - 斑马鱼神经功能研究进展 中国科学 ( 接收 特邀综述 ) 年度报告

23 State Key Laboratory of Neuroscience 郭 爱 克 学 习 与 记 忆 研 究 组 研 究 目 标 果 蝇 有 清 晰 的 遗 传 背 景, 简 约 的 神 经 系 统, 丰 富 的 行 为 菜 单, 方 便 的 基 因 操 作, 被 视 为 生 物 学 中 的 万 能 钥 匙 在 相 对 简 约 的 模 式 系 统 研 究 复 杂 行 为 的 神 经 过 程 是 本 研 究 组 的 特 色 和 优 势 本 研 究 组 的 长 期 目 标 是 以 果 蝇 为 实 验 模 型, 遵 循 基 因 - 脑 - 行 为 结 合 的 研 究 框 架, 以 蘑 菇 体 和 多 巴 胺 系 统 介 导 的 学 习 机 制 为 主 线, 在 分 子 细 胞 环 路 和 行 为 等 多 个 层 面 上, 揭 示 果 蝇 的 认 知 行 为 以 及 社 会 行 为 的 神 经 机 制 和 工 作 原 理 当 前, 本 研 究 组 重 点 探 索 联 结 组 学 的 研 究 策 略 和 技 术, 强 调 突 触 水 平 的 环 路 结 构 与 生 理 功 能 统 一 的 研 究 思 维 由 神 经 元 和 突 触 共 同 组 成 的 环 路 是 神 经 系 统 发 挥 功 能 的 基 本 单 位, 多 类 型 神 经 元 通 过 各 种 形 式 复 杂 的 突 触 连 接 形 成 功 能 迥 异 的 神 经 环 路, 执 行 具 体 的 神 经 功 能 通 过 电 镜 等 高 分 辨 率 结 构 研 究 工 具, 结 合 生 理 学 研 究 手 段, 本 研 究 组 从 突 触 水 平 出 发, 重 构 和 解 析 果 蝇 的 功 能 性 神 经 环 路, 发 现 其 构 成 原 则 和 特 性, 希 望 从 突 触 和 环 路 水 平 对 果 蝇 认 知 行 为 的 神 经 机 制 建 立 扎 实 的 理 解 研 究 进 展 揭 示 了 APL 神 经 元 在 蘑 菇 体 垂 直 叶 中 的 结 构 特 征 和 功 能 关 联 运 用 脑 联 结 组 的 研 究 思 路, 发 展 了 电 镜 下 的 特 定 神 经 元 标 记 技 术, 在 连 续 电 镜 切 片 重 构 的 基 础 上, 探 讨 了 蘑 菇 体 内 大 范 围 分 布 的 APL 神 经 元 在 蘑 菇 体 垂 直 叶 中 的 投 射 模 式 与 蘑 菇 体 内 源 性 神 经 元 的 突 触 联 结 模 式 及 规 律 联 结 图 谱 分 析 结 果 表 明,APL 神 经 元 在 蘑 菇 体 竖 直 叶 中 与 KC 神 经 元 的 联 系 并 不 如 光 镜 下 表 现 的 那 么 广 泛 ; 在 垂 直 方 向 上, 突 触 分 布 呈 现 节 段 化 特 征, 钙 成 像 结 果 与 之 一 致, 表 明 APL 在 蘑 菇 体 垂 直 叶 中 并 不 以 整 体 形 式 发 挥 功 能, 即 APL 对 蘑 菇 体 的 抑 制 性 作 用 非 整 体 性 的, 而 是 以 节 段 形 式, 与 周 边 神 经 元 ( 主 要 为 KC) 形 成 信 息 的 区 域 化 处 理, 在 竖 直 叶 内 整 体 神 经 元 网 络 结 构 可 能 呈 现 小 世 界 网 络 属 性 发 现 了 果 蝇 触 角 叶 中 星 形 胶 质 细 胞 的 突 触 负 向 调 控 作 用 普 遍 认 为 胶 质 细 胞 对 神 经 网 络 结 构 和 功 能 的 建 成 非 常 重 要, 但 是 对 胶 质 细 胞 如 何 参 与 神 经 环 路 功 能 的 调 节 却 知 之 甚 少 从 果 蝇 嗅 觉 感 受 过 程 中 胶 质 细 胞 的 生 理 功 能 入 手, 探 索 并 发 现 了 触 角 叶 中 星 形 胶 质 细 胞 对 神 经 元 间 突 触 的 负 向 调 控 作 用 果 蝇 触 角 叶 是 嗅 觉 系 统 的 第 一 级 中 转 站, 嗅 觉 受 体 神 经 元 与 投 射 神 经 元 在 该 区 域 产 生 突 触 结 构, 传 递 嗅 觉 信 息 形 态 学 的 研 究 表 明, 触 角 叶 中 的 星 形 胶 质 细 胞 的 末 梢 与 突 触 具 有 很 强 的 联 系, 然 而 该 星 形 胶 质 细 胞 的 功 能 还 无 人 知 晓 采 用 活 体 钙 成 像 技 术 发 现 在 静 息 状 态 下 触 角 叶 中 的 星 形 胶 质 细 胞 会 出 现 自 发 的 区 域 性 细 胞 内 钙 水 平 升 高 调 控 星 形 胶 质 细 胞 的 钙 水 平 的 同 时, 观 测 投 射 神 经 元 对 气 味 刺 激 的 反 应, 我 们 发 现 星 形 胶 质 细 胞 钙 水 平 升 高 会 抑 制 投 射 神 经 元 对 气 味 刺 激 的 反 应 但 是 采 用 同 样 的 方 法 调 控 触 角 叶 中 另 一 种 重 要 的 胶 质 细 胞 鞘 胶 质 细 胞, 则 不 会 影 响 神 经 元 对 气 味 的 反 应 用 电 生 理 的 方 法 记 录 星 形 胶 质 细 胞 的 活 动, 发 现 激 活 星 形 胶 质 细 胞 会 抑 制 投 射 神 经 元 的 兴 奋 性 突 触 后 电 位 的 幅 度 和 斜 率, 表 明 星 形 胶 质 细 胞 能 够 负 向 调 控 突 触 强 度 星 形 胶 质 细 胞 的 负 向 调 控 作 用 不 仅 出 现 在 触 角 叶 中, 2014 年 度 报 告 23

24 神经科学国家重点实验室 在果蝇中枢系统其他区域也同样存在 用果蝇运动环路作为模型检测星形胶质细胞的作用 发现激活星形 胶质细胞会诱导果蝇瘫痪 进一步的电生理实验也表明激活星形胶质细胞能够抑制果蝇运动系统的信号传 递 该项研究揭示了果蝇胶质细胞参与神经系统调控的机制 该工作发表在 European Journal of Neuroscience 杂志上 图 1. 激活果蝇嗅球中胶质细胞可以抑制 PN 对气味刺激的反应 A-D 果蝇嗅球中存在类少突胶质细胞 这类胶质细胞 存在自发发放的现象 E-H 激活 Alrm-GAL4(E-F) 或 Repo-GAL4(G-H) 驱动的胶质细胞 可以显著降低嗅球 PN 神经 元对气味的反应 与中科院北京自动化所合作制定了基于 ATUM 的电镜尺度神经联结组图谱采集和重构的工作流程和分析软 件开发 在 FIB SEM 采集的果蝇蘑菇体 calyx 和垂直叶电镜连续切片数据集的基础上 开始全部神经元的三维 重构工作 并从标记 APL 的蘑菇体垂直叶电镜图谱入手 进行了结构和功能特征的分析 发表论文 1. Liu, H., Zhou, B., Yan, W., Lei, Z., Zhao, X., Zhang, K., and Guo, A.* (2014) Astrocyte-like glial cells physiologically regulate olfactory processing through the modification of ORN-PN synaptic strength in Drosophila. Eur. J. Neurosci. 40: 年度报告

25 State Key Laboratory of Neuroscience 胡海岚 神经环路与行为可塑性研究组 研究目标 致力于研究情感与社会行为的神经基础和可塑性机制 利用电生理 光遗传 学和细胞 分子生物学等多层面研究手段 应用离体脑片和整体动物模型对情感 相关的神经环路进行进行细胞和环路水平的研究 主要研究方向包括 1 正常情绪的神经编码机制 2 异常情绪 如抑郁症 的神经环路及分子机理 3 社会地位的神经环路机制 研究进展 正常情绪的神经编码机制 利用神经元活性标志分子 cfos 的 mrna 和 protein 表达时辰 的差异 我们在同一动物脑中分别标记了吗啡注射所激活的快感 环路与足部电击所活化的负面情绪环路 系统地观察了这两种相 反情绪刺激在同一个脑中所对应的神经环路 利用这一技术 我 们第一次在大脑的多个脑区观察到了对应不同情绪的表征形式与 相互作用关系 包括分离 重合与交错的编码模式 这部分成果 于 2014 年 9 月发表在 Nature neuroscience 上 异常情绪 ( 如抑郁症 ) 的神经环路及分子机理 我们前期研究发现 胶质细胞特异表达的内向整流型钾离 子通道 Kir4.1 也称 Kcnj10 在天生抑郁的大鼠的缰核中有显著 的表达上调 通过膜片钳全细胞电生理记录星形胶质细胞 我们 发现外侧缰核胶质细胞整体静息膜电位呈现显著性超极化 星形 图 1. 不同脑区对应不同情绪的表征形式与相互作用关系 胶质细胞的超极化将影响其自身的活性 造成包括胶质细胞因子 释放 递质转运体在内的功能发生失调 这些变化可能造成胶质细胞的功能失常 并直接影响缰核内神经 元的功能 通过使用胶质细胞特异的 GFPA 蛋白质进行免疫组化实验 我们发现尽管抑郁大鼠中缰核胶质 细胞数目并没有发生显著变化 这些细胞的一级树突数量却显著下降 树突的长度和覆盖范围也显著减少 这一结果提示缰核星形胶质细胞与神经突触所能形成的三重突触体数目也会相应减少 将对突触功能和传 递效率造成显著影响 社会地位的神经环路机制 大脑内侧前额叶 mpfc 脑区的神经元活性对社会等级地位的高低具有决定作用 这一结果提示 mpfc 脑区某些与神经元电活动相关的基因可能参与了社会等级的建立和决定过程 作为 top-down control 的中心 2014 年度报告 25

26 神经科学国家重点实验室 mpfc 脑区汇总了来自感觉 运动和情绪的多重输入 并往多个下游脑区 纹状体 杏仁核 中脑腹侧被盖区 背侧脚间核等都有投射 我们利用光遗传学这一精确控制神经元活动的工具已经成功稳定记录到自由运动 小鼠的电生理变化 我们发现 在钻管测试中光激活 mpfc 脑区神经元活性可以显著改变小鼠原来已经稳 定建立的社会等级 甚至仅仅激活 mpfc 脑区兴奋性神经元结果亦然 接下来 我们计划在 mpfc 脑区表 达光敏感通道 同时在下游脑区给予光刺激 或者反之 在上游候选脑区注射病毒并在 mpfc 脑区给予光 刺激 进而寻找会引起等级行为变化的神经环路 图 2. mpfc 对小鼠社会等级的双向调节 图 3. mpfc 调节社会等级的下游神经环路 发表论文 1. Wang F, Kessels F, Hu H (2014) The mouse that roared: neural mechanisms of social hierarchy. ( 封面综 述 ) Trends in Neurocience, Advanced online, Aug Xiu, J, Zhang, Q, Zhou, T, Zhou, T, Chen, Y, Hu, H (2014) Visualizing an emotional valence map in the limbic forebrain by TAI-FISH. Nature Neuroscience. 17: 年度报告

27 State Key Laboratory of Neuroscience 罗振革 突触信号研究组 研究目标 神经元通过多根且具有复杂分支的树突接受信息 通过单根轴突传出信息 神经突起之间这种形态和功能的分化称为极性化 神经细胞与其靶细胞之间通过 突触进行通讯 在发育过程中 神经元形态和突触连接需要经过修剪过程 去除 错误的投射 从而形成精确的神经环路 目前主要研究以下问题 1 神经元的极 化机理 2 轴突生长和修剪机制 3 突触形成与修剪的分子机制 4 大脑皮层 的进化及遗传机制 研究进展 发现轴突发育过程中质膜前体囊泡的顺向运输机制 神经元通过具有复杂分支的树突接受信息 通过长的轴 突输出信息支配靶细胞 在极端的情况下 单个轴突可长达 一米甚至数米 轴突发育需要细胞膜面积的不对称性增加 该过程被认为受到来自高尔基体的质膜前体囊泡 plasmalemmal precursor vesicles PPVs 控制 长期以来 关于该类囊 泡的生化特性和调控规律非常不清楚 近年来 我们对该问 题进行了系统深入的研究 在前期工作中 发现 Rab10 小 G 蛋白作为 PPV 的标记分子在轴突发育和细胞膜极性增加过程 中发挥重要作用 Dev. Cell 2011 还发现肌球蛋白 Myosin V 决定 Rab10 囊泡从高尔基体的分选 并影响轴突发育 Nat. Commun 一个重要问题是 Rab10 囊泡如何从胞体被 运输到轴突末梢 最近发现 Rab10 通过与一种叫做 JIP1 的接 图 1. 关于 Rab10 质膜前体囊泡的轴突运输模型 在轴突发育 过程中 JIP1 介导 Rab10 囊泡与马达蛋白 KIF5 的结合 后 者携带 货物 使其沿着微管形成的 轨道 从胞体运输到 轴突末端 头蛋白结合 后者与马达蛋白 KIF5 的轻链 KLC 结合 从而 形成 Rab10/JIP1/KLC 复合物 该复合物对于 Rab10 囊泡在轴突中的顺向运输发挥重要作用 JIP1 和该复 合物对于神经元极化和轴突生长起至关重要的作用 该项研究揭示了轴突发育过程中 Rab10 质膜前体囊泡 的选择性运输机制 该工作 2014 年发表在 the Journal of Neuroscience 鉴定了介导质膜前体囊泡锚定和膜融合的关键蛋白 发现 MARCKS(myristoylated alanine-rich C-kinase Substrate) 在膜靶向和融合过程中发挥重要作用 下调 MARCKS 的表达或者阻断其与 Rab10 的相互作用抑制皮层神经元轴突的生长 影响 Rab10 靶向细胞膜以及 膜融合过程 该工作 2014 年发表在 Cell Research 发现 Rab5 介导的膜内吞在轴突生长锥塌缩和成束化中的作用 轴突导向受到各种吸引或排斥因子的调控 作为一种轴突排斥因子 Sema3A 诱导轴突生长椎塌缩 最近发现 Rab5 介导的膜内吞在生长椎塌缩 皮层神经元投射以及胼胝体轴突成束化中的作用 Rab5 通过 效应分子 Rabaptin-5 与 Sema3A 受体 Plexin-A1 发生相互作用 Rabaptin-5 以及鸟嘌呤交换因子 Rabex-5 介 2014 年度报告 27

28 神经科学国家重点实验室 导 Sema3A 对 Rab5 的活化 下调 Rab5 或 Rabaptin-5 导致皮层神经元的错误投射并影响胼胝体轴突成束化 小调或阻断 Sema3A 信号通路产生类似效应 该效应能被 Rabaptin-5 或 Rab5 挽救 因此 该研究鉴定了 Sema3A 一个新的信号通路并揭示了内吞体系统在轴突导向和模式化中的作用 该工作 2014 年发表在 Science Signaling 发现细胞凋亡相关蛋白酶 caspase-3 在突触消除中的作用 在神经发育的早期 往往形成冗余的错误突触连接 随着发育的进程 这些错误的连接大多被消除 该过程对于神经环路和神经网络的精细化至关重要 利用神经肌肉接头 Neuromuscular Junction, NMJ 为 模型 我们对该问题进行了深入研究 以往的研究表明来自运动神经元的聚集素 agrin 和神经递质乙酰 胆碱 ACh 分别作为突触稳定因子和消散因子来发挥作用 但二者如何相互拮抗尚不清楚 最近 他们 发现细胞凋亡蛋白酶 Caspase-3 在 NMJ 的突触后乙酰胆碱受体 AChR 的聚集体 cluster 消散过程中发 挥重要作用 首先 他们发现胆碱能激动剂能够引起肌肉细胞 Caspase-3 的局部激活 但不足以引起细胞凋 亡 聚集素则抑制 Caspase-3 进而 发现抑制或下调 Caspase-3 在培养细胞或小鼠中能稳定 AChR 聚集体 有趣的是 他们发现 Wnt 信号系统的重要蛋白 Dishevelled Dvl 是 Caspase-3 的底物 阻断 Dishevelled 的 剪切也能稳定突触结构 进一步 他们发现聚集素通过热休克蛋白 90 HSP90 来抑制 Caspase-3 从而稳 定突触结构 该项研究揭示了 Caspase-3 在神经发育过程中的新功能 对神经连接的精细化调控分子机理的 了解有重要意义 该工作 2014 年发表在 Developmental Cell 并被同期专文评述 图 2. Caspase-3 在神经活动依赖的突触消除中的作用 A. NMJ 发育过程 中的突触消除 B. ACh 激活肌肉细胞 Caspase-3 造成 Dvl 的剪切 干扰 agrin/musk 信号通路 最终引起 AChR 聚集体的消散 聚集素 (agrin) 通 过 HSP90 抑制 Caspase-3 从而稳定突触结构 发表论文 1. Wu, K.Y., He, M., Hou, Q.Q., Sheng, A.L., Yuan, L., Liu, Y., Liu, W.W., Li, G., Jiang, X.Y., Luo, Z.G.* (2014) Semaphorin-3A activates the guanosine triphosphatase Rab5 to promote growth cone collapse and callosal axon projection. Sci. Signal. 7, ra Xu, X.H., Deng, C.Y., Liu Y., He, M., Peng, J., Wang, T., Yuan, L., Zheng, Z.S., Blackshear, P.J & Luo, Z.G.* (2014) MARCKS regulates membrane targeting of Rab10 vesicles to promote axon development. Cell Res. 24: Wang, J.Y., Chen, F., Fu, X.Q., Ding, C.S., Zhou, L., Zhang, X.H. & Luo, Z.G.* (2014) Caspase-3 cleavage of disheveled induces elimination of postsynaptic structures. Dev. Cell 28: (Highlighted by Preview in Developmental Cell 28, ). 4. Deng, C.Y., Lei, W.L., Xu, X.H., Ju, X.C., Liu, Y. & Luo, Z.G.* (2014) Jip1 mediates anterograde transport of Rab10 cargos during neuronal polarization. J. Neurosci. 34: Wang, J.Y., Luo, Z.G.* (2014) Non-apoptotic role of caspase-3 in synapse refinement. Neurosci. Bull. 30: (Perspective) 年度报告

29 State Key Laboratory of Neuroscience 蒲慕明 神经可塑性研究组 研究目标 在大脑发育过程中 由外界信息输入而引起的特定模式神经元活动能特异地 改变特定的神经环路的结构和功能 这也是大脑学习和记忆的基础 我们研究组 致力于研究神经环路可塑性及其细胞分子机制以及神经可塑性在形成大脑功能中 的作用 以求进一步了解大脑的发育和功能 并为神经系统疾病的诊疗提供依据 1 神经元突触结构动态性 2 大脑皮层学习与记忆的神经机制 3 帕金森症及深部脑刺激治疗的神经机制 4 运动学习的神经机制 5 视皮层细胞感受野的形成机制 研究进展 蛋白激酶 LKB1 调控成年海马新生神经元的极性树突形成 在哺乳动物海马齿状回结构中 颗粒细胞持续不断的产生 这种成年新生的神经元在记忆的形成和情绪的调控中均发挥重要 作用 颗粒细胞具有经典的双极性结构 这种极性形态对于神经 元的信号传导和环路整合至关重要 然而人们对于神经元 特别 是成年新生神经元 树突和轴突极性发育的细胞分子机制还不甚 了解 我们运用在体定点注射逆转录病毒操作 荧光标记成年小 鼠海马齿状回区域的新生颗粒细胞并双向改变标记神经元中蛋白 激酶 LKB1 的表达水平 发现特异性敲除蛋白激酶 LKB1 或者过 表达激酶失活形式的 LKB1 都能破坏成年新生颗粒细胞中树突 数目的唯一性和树突朝向分子层生长的方向选择性 造成树突从 颗粒细胞的胞体上多点起始 朝向四面八方发散生长 与这种树 突形态发育异常相伴随 原本聚集于唯一树突底部的高尔基体在 图 A 显示敲除 LKB1 破坏成年新生颗粒细胞中树突的 数目唯一性和方向选择性 图 B 显示敲除 LKB1 破坏 细胞内高尔基体的极性分布 图 C 显示改变高尔基体 结构相关蛋白的表达以破坏高尔基体极性分布 能够 模拟 LKB1 基因敲减所造成的树突发育异常的表型 细胞中不再呈现极性分布 而是弥散分布于细胞胞体四周 另外 我们还发现通过遗传操作改变高尔基体结 构相关蛋白的表达 从而人为破坏高尔基体在成年小鼠海马颗粒细胞中的极性分布 能够模拟 LKB1 基因敲 除所造成的树突发育异常的表型 这项研究揭示出 LKB1 很可能是通过改变高尔基体的不对称性分布 从而 调控树突的极性发生 该项工作已发表于 美国科学院院报 PNAS 大鼠前额页通过在时间维度上伸缩放电模式的方式实现计时功能 时间是客观存在的一个基本维度 认知活动中非常重要的一个方面是对时间的感知 然而目前我们对时 间感知过程中的神经生物学机制却知之甚少 在时间间隔相关的任务中 实验对象必须保持一个从计时开始 提示信号起始的工作记忆来编码时间的推移 并且在到达任务要求时间时 做出必要抉择并执行任务要求的 相应动作 我们知道前额叶皮层在工作记忆和抉择过程中发挥着至关重要的作用 已有的研究工作表明 前 额叶皮层中的神经元表现出与记忆或者抉择相关的活动 然而对于时间间隔在前额叶皮层中是如何编码的这 一问题却没有被很好的解答 我们目前的研究结果表明 在计时过程中 大鼠前额叶皮层中许多神经元的活 动都受到调制 更有趣的是 在包含两个不同时间间隔的计时任务中 单一神经元呈现出相似的活动模式 并且这种活动模式可以在时间维度上被线性拉伸或者压缩来适应行为任务所要求的不同计时长度 在行为任 务中 大鼠计时行为中的偏差也跟神经元活动的变化有关 并且这种变化也符合上述在时间维度上的线性比 2014 年度报告 29

30 神 经 科 学 国 家 重 点 实 验 室 例 关 系 除 此 之 外, 在 可 卡 因 引 起 的 时 间 感 知 紊 乱 实 验 中, 我 们 也 观 察 到 前 额 叶 皮 层 神 经 元 的 活 动 模 式, 在 时 间 维 度 上 被 线 性 压 缩 的 现 象 综 上 所 述, 我 们 的 研 究 表 明, 前 额 叶 皮 层 神 经 元 的 活 动 模 式 可 以 在 时 间 维 度 上, 以 计 时 时 间 为 比 例 因 子 被 线 性 的 拉 伸 或 压 缩, 并 且 这 种 比 例 模 型 可 能 是 与 时 间 隔 间 相 关 的 计 时 行 为 中 普 遍 存 在 的 一 个 规 则 该 项 工 作 已 发 表 于 美 国 科 学 院 院 报 (PNAS) Sirt1 抑 制 成 年 海 马 神 经 干 细 胞 的 自 我 更 新 成 年 神 经 干 细 胞 自 我 更 新 与 分 化 的 平 衡 对 于 成 年 动 物 大 脑 中 神 经 干 细 胞 库 的 维 持 以 及 新 生 神 经 元 的 持 续 供 应 是 至 关 重 要 的, 但 是 对 于 这 一 平 衡 是 如 何 精 细 调 控 的, 目 前 知 道 的 并 不 十 分 清 楚 基 于 此, 我 们 的 工 作 研 究 了 一 个 重 要 的 代 谢 状 态 感 应 因 子 和 表 观 遗 传 学 抑 制 因 子 Sirt1 对 于 成 年 小 鼠 海 马 神 经 发 生 的 调 控 作 用 我 们 发 现 在 成 年 海 马 神 经 干 细 胞 的 分 化 过 程 中 SIRT1 的 表 达 水 平 逐 渐 增 加 在 Sirt1 全 身 性 敲 除 大 脑 特 异 性 敲 除 以 及 可 诱 导 的 干 细 胞 特 异 性 敲 除 小 鼠 中, 在 体 成 年 干 细 胞 的 增 殖 分 裂 能 力 显 著 提 高 Sirt1 敲 除 的 体 外 培 养 的 神 经 球 中, 成 年 干 细 胞 的 增 殖 分 裂 能 力 也 显 著 提 高 而 SIRT1 的 激 活 剂 处 理 的 神 经 球 中, 干 细 胞 的 分 裂 能 力 则 显 著 下 降 2- 脱 氧 -D- 葡 萄 糖 诱 导 的 代 谢 压 力 抑 制 了 体 外 培 养 的 干 细 胞 的 增 殖, 这 一 作 用 一 定 程 度 上 是 通 过 激 活 了 SIRT1 的 活 性 而 实 现 的 通 过 对 体 外 培 养 的 神 经 球 进 行 基 因 芯 片 和 生 化 分 析, 我 们 发 现 在 成 年 干 细 胞 中 SIRT1 对 于 Notch 信 号 通 路 有 抑 制 作 用 通 过 gamma- 分 泌 酶 抑 制 Notch 信 号 通 路 可 以 很 大 程 度 上 阻 断 由 Sirt1 敲 除 所 引 起 的 干 细 胞 增 殖 功 能 的 增 强 因 此, 这 些 发 现 表 明 SIRT1 对 于 成 年 神 经 干 细 胞 的 自 我 更 新 是 一 个 重 要 的 调 控 因 子, 同 时, 它 也 是 代 谢 状 态 调 控 成 年 神 经 干 细 胞 功 能 的 一 个 潜 在 的 介 导 因 子 该 项 工 作 的 论 文 已 经 被 发 育 (Development) 杂 志 接 收 自 分 泌 BDNF 在 成 年 新 生 海 马 神 经 元 树 突 发 育 中 的 作 用 成 年 海 马 齿 状 回 新 生 颗 粒 细 胞 树 突 和 轴 突 的 发 育 对 于 新 生 神 经 元 整 合 到 已 有 的 海 马 神 经 回 路 中 起 着 至 关 重 要 的 作 用, 但 是 调 控 新 生 颗 粒 细 胞 树 突 和 轴 突 发 育 的 分 子 机 制 并 不 清 楚 利 用 逆 转 录 病 毒 介 导 的 基 因 转 染, 我 们 研 究 了 脑 源 性 神 经 生 长 因 子 (BDNF) 在 成 年 新 生 颗 粒 细 胞 树 突 和 轴 突 发 育 中 的 作 用 研 究 发 现, 在 新 生 颗 粒 细 胞 中 敲 除 或 过 表 达 BDNF 分 别 使 得 树 突 的 生 长 减 慢 或 加 快 BDNF 对 于 树 突 发 育 的 作 用 主 要 是 由 于 自 分 泌 的 BDNF 而 非 旁 分 泌 的 BDNF 这 是 因 为 在 只 有 新 生 颗 粒 细 胞 中 敲 除 BDNF 所 导 致 的 树 突 发 育 异 常 和 在 整 个 前 脑 中 敲 除 BDNF( 条 件 性 BDNF 敲 除 小 鼠 ) 所 导 致 的 树 突 发 育 异 常, 程 度 上 类 似 同 时, 如 果 在 条 件 性 BDNF 敲 除 小 鼠 中 的 成 年 新 生 颗 粒 细 胞 中 选 择 性 的 表 达 BDNF( 模 拟 自 分 泌 的 BDNF), 可 以 弥 补 由 BDNF 缺 失 所 导 致 的 树 突 发 育 异 常 除 此 之 外, 新 生 海 马 颗 粒 细 胞 正 常 树 突 棘 的 发 育 和 兴 奋 性 突 触 后 蛋 白 PSD-95 的 表 达 也 需 要 自 分 泌 来 源 的 BDNF 参 与 因 此, 成 年 新 生 海 马 颗 粒 细 胞 自 身 分 泌 的 BDNF 通 过 作 用 于 自 身, 在 树 突 发 育 中 发 挥 着 极 其 重 要 的 作 用 该 项 工 作 已 经 投 稿 到 神 经 科 学 杂 志 (Journal of Neuroscience) 发 表 论 文 1. Ma, C.-y., Yao, M.-j., Zhai, Q.-w., Jiao, J.-w., Yuan, X.-b., and Poo, M.-m.*. (2014) Sirt1 suppresses selfrenewal of adult hippocampal neural stem cells. Development in pressed. 2. Xu, M., Zhang, S.-y., Dan, Y., Poo, M.-m.*. (2014) Representation of interval timing by temporally scalable firing patterns in rat prefrontal cortex. PNAS 111(1): Huang, W., She, L., Chang, X.-y., Yang, R.-r., Wang, L., Ji H.-b., Jiao, J.-w., Poo, M.-m.*. (2014) Protein kinase LKB1 regulates polarized dendrite formation of adult hippocampal newborn neurons. PNAS 111(1): 年 度 报 告

31 State Key Laboratory of Neuroscience 王 伟 视 知 觉 机 制 研 究 组 研 究 目 标 灵 长 类 视 觉 系 统 通 常 可 被 描 述 为 一 个 从 视 网 膜 出 发, 从 低 级 到 高 级, 由 各 个 不 同 等 级 的 视 觉 脑 区 组 成 的 层 级 环 路 结 构 此 环 路 中 每 级 脑 区 对 外 部 视 觉 世 界 的 抽 提 和 表 征 的 复 杂 程 度 逐 步 提 高 灵 长 类 初 级 和 次 级 视 皮 层 (V1 和 V2) 由 于 具 有 较 小 的 时 空 整 合 感 受 野, 偏 好 对 局 部 视 觉 信 息 或 元 素 起 反 应 而 从 较 高 级 视 觉 脑 区 V4 和 MT/MST 开 始, 神 经 元 均 具 有 较 大 的 感 受 野, 具 备 整 合 较 大 视 野 内 的 视 觉 元 素 和 信 息, 从 而 完 成 整 体 物 体 视 觉 感 知 和 认 知 功 能 但 是, 视 觉 系 统 将 局 部 的 刺 激 特 征 整 合 成 为 整 体 表 征 的 神 经 机 制, 即 整 体 视 觉 认 知 和 感 知 是 如 何 从 简 单 视 觉 元 素 和 构 成 部 件, 一 步 步 逐 级 跨 不 同 视 觉 脑 区 整 合 抽 提 而 来, 这 一 视 觉 科 学 研 究 的 中 心 问 题, 至 今 不 清 楚 本 课 题 组 通 过 对 多 种 视 觉 错 觉 和 整 体 运 动 感 知 的 研 究, 探 索 大 脑 不 同 视 皮 层 区 域 是 如 何 分 工 协 作 对 视 觉 信 息 进 行 加 工 和 处 理 的, 揭 示 灵 长 类 视 觉 系 统 从 局 部 到 整 体 的 视 知 觉 整 合 脑 机 制 研 究 进 展 人 视 盘 盲 区 鼻 颞 侧 非 对 称 颜 色 填 补 现 象 (Asymmetrical Color Filling in of the blind spot) 视 乳 头 位 于 视 网 膜 黄 斑 区 鼻 侧 大 约 3mm 处, 直 径 约 1.5mm, 呈 圆 盘 状 视 乳 头 也 称 为 视 盘, 是 视 神 经 纤 维 聚 合 组 成 视 神 经 的 起 始 端 由 于 视 盘 没 有 视 细 胞, 因 而 没 有 视 觉, 是 视 野 中 的 生 理 盲 点 但 是 我 们 在 日 常 生 活 中 并 没 有 感 觉 到 该 盲 区 的 存 在, 这 是 由 于 视 盘 周 围 视 野 中 的 景 象 填 补 到 视 盘 对 应 的 盲 区 中, 这 一 过 程 被 称 为 视 觉 填 补 (filling in) 视 觉 填 补 的 中 枢 脑 机 制 至 今 不 清 楚 利 用 对 称 的 围 绕 视 盘 的 双 色 圆 环 刺 激, 我 们 的 认 知 心 理 学 研 究 发 现, 视 盘 颜 色 填 补 在 鼻 颞 侧 视 野 是 非 对 称 的, 鼻 侧 视 野 对 视 盘 盲 区 的 填 补 要 远 大 于 颞 侧 视 野, 而 视 盘 的 上 下 视 野 对 视 盘 盲 区 的 填 补 则 是 对 称 的 进 一 步 的 研 究 发 现, 该 非 对 称 性 与 鼻 颞 侧 视 野 在 皮 层 的 不 同 放 大 因 子 密 切 相 关, 即 放 大 因 子 和 视 野 在 视 皮 层 相 对 应 的 代 表 区 域 越 大, 视 觉 填 补 的 程 度 越 大 该 结 果 对 探 索 视 觉 填 补 的 视 皮 层 脑 机 制, 具 有 指 导 意 义 Pinna Illusion 感 知 的 大 脑 神 经 机 制 Pinna 旋 转 错 觉 为 研 究 局 部 到 整 体 的 整 合 过 程 提 供 了 很 好 的 视 觉 刺 激 我 们 首 先 通 过 心 理 物 理 的 实 验 为 核 磁 共 振 扫 描 确 定 最 佳 的 实 验 参 数, 然 后 利 用 fmri 技 术, 系 统 地 研 究 真 实 和 错 觉 旋 转 在 人 类 大 脑 V1 V2 和 V4 及 其 他 包 括 MT,MST 等 在 内 的 人 脑 各 级 视 区 中 的 激 活 情 况 并 比 较 其 异 同, 揭 示 Pinna 错 觉 主 要 激 活 人 类 大 脑 MST 脑 区 研 究 论 文 在 J Neurophysiology 修 稿 中 后 续 的 清 醒 猴 电 生 理 记 录, 正 在 进 行 中 自 然 界 动 物 伪 装 运 动 感 知 的 早 期 视 皮 层 V1,V2 和 V4 区 的 脑 机 制 人 类 和 非 人 类 灵 长 类 动 物 很 难 检 测 到 和 识 别 与 周 边 环 境 混 为 一 体 的 伪 装 动 物, 但 是 当 伪 装 动 物 运 动 时, 则 相 对 容 易 被 发 现 然 而 人 们 往 往 首 先 感 知 到 的 是 伪 装 动 物 的 运 动 信 息, 然 后 才 是 伪 装 动 物 的 识 别 灵 长 类 动 物 视 皮 层 检 测 和 识 别 伪 装 的 动 物 运 动 的 神 经 机 制 至 今 不 清 楚 利 用 内 源 性 光 学 成 像 技 术 和 群 体 细 胞 时 空 能 量 模 型 计 算 机 模 拟, 我 们 研 究 了 猕 猴 V1,V2 和 V4 群 体 神 经 元 对 模 拟 伪 装 动 物 运 动 的 视 觉 刺 激 反 应 研 究 发 现, 伪 装 的 动 物 在 低 速 运 动 时, 其 运 动 方 向 的 信 号 是 由 视 皮 层 方 位 和 方 向 选 择 性 神 经 元 同 时 加 工 处 理 的, 而 在 高 速 运 动 时, 这 些 神 经 元 则 编 码 伪 装 的 动 物 运 动 所 产 生 的 运 动 轨 迹 信 号 在 群 体 细 胞 反 应 水 平 上, 2014 年 度 报 告 31