大脑如何对外部世界形成有意识的感知仍然是神经科学最大的谜团之一。本研究组致力于研究感知的神经环路及细胞水平的生物学基础。

  在具有清醒意识的感知过程中,我们的大脑并不是被动的接收外部的刺激,而是通过内在调节机制对获得的感觉信息进行主动的处理与诠释。这种内在的调节机制使我们能够动态的、具有适应性的对外界环境进行认知和反应。了解这一内在调节过程的神经环路及生物物理学机理将是解开清醒感知的神经基础之谜的关键。本研究组将以此为研究目标,利用小鼠的听觉系统,围绕以下几个基本问题展开研究。

  1.大脑内在调节机制将在行为学上对听觉感知产生怎样的影响。

  2.大脑内在调节的物质基础,包括神经环路的解剖学基础及神经电活动编码。

  3.在环路和细胞机理水平,大脑内在调节是怎样在特定的听觉感知行为中,特异性的影响感觉信息处理的。

  我们将使用前沿的光学成像技术,包括双光子在体成像技术及遗传编码的荧光探测分子,在执行感知分辨任务的清醒小鼠大脑皮层中直接观测神经元亚细胞水平的电活动。我们最近的工作已经首次建立了在清醒行为的小鼠中对神经元树突和轴突电活动进行光学记录的方法,并揭示了主动触觉感知的一个神经环路机理。这些全新的研究方法将使我们能够在准确定义的行为过程中,直接研究神经环路中各环节之间的逻辑关系和相互作用。与此互补,我们将使用光遗传学及药理遗传学方法,特异性的操控神经环路的关键环节,以此研究神经环路运算与感知及行为之间的因果关系。

  我们的研究结合前沿的成像技术和有力的分子遗传学工具以及精确敏感的行为控制系统,将力求攻克神经科学当前最具挑战性的难题,以期有助于最终理解感知的神经生物学基础。

徐宁龙 博士

研究组组长;研究员