中国科学院神经科学研究所
    生物网络计算研究组
研究方向

生物网络在生物系统中无所不在,比如神经网络、基因调控网络、蛋白质相互作用网络、代谢网络等等。研究生物网络的结构和功能对理解生物系统的整体行为有重大意义。本实验室通过计算生物学、生物信息学的方法研究以神经网络和基因调控网络为主的真实生物网络,以理解它们在神经系统中所发挥的功能。本实验室有以下两个主要研究方向:

1. 大型神经网络分析
      神经科学的核心问题是理解动物行为的神经机理,在系统水平上研究神经网络是回答该问题的有效方法。随着脑联结图谱工作的展开,多尺度脑网络结构和活动的海量数据不断涌现,亟需新的计算方法进行分析和更深入的理论研究。目前在包括斑马鱼在内的物种中,已可以通过大规模钙成像的实验手段得到全脑尺度、单神经元分辨率的神经元活动数据。本实验室着重开发适用于全脑网络计算分析方法,对脑功能联结图谱进行重构,对其网络结构进行拓扑分析,结合脑网络结构与神经活动数据,在系统水平上探索神经网络的设计原理。本实验室在该研究方向上的长期目标是揭示脑网络结构与功能的关系,发展脑内部复杂而高效的信息处理模式的理论,启发人工智能领域的研究。

2. 基因调控网络分析
      生物节律是生物界中普遍存在的极为重要的生理学过程,是生物体表现出的最基本的行为之一。生物节律通过一系列核心节律基因构成的负反馈回路产生生物体内的二十四小时的周期,并通过基因调控网络协调生理和行为与光照周期的同步。生物节律对调节睡眠、新陈代谢、细胞周期等众多的重要生物过程起着核心作用。本实验室采用系统生物学的方法,针对小鼠、斑马鱼等模式生物开展生物节律基因调控网络的研究。本实验室通过节律基因表达数据和启动子分析,构建生物节律调控网络,分析发现新的网络模块和重要成员。本实验室在该研究方向上的长期目标是揭示生物节律是如何在神经系统中行使功能并影响周边组织,同时建立生物节律与神经退行性疾病之间的联系。




严 军 博士

研究组组长、研究员
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