基本信息
王佐仁  男  博导  中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)
电子邮件: zuorenwang@ion.ac.cn
通信地址: 上海市岳阳路320号新生科大楼A734室
邮政编码: 200031
部门/实验室:神经科学研究所

研究领域

动物具有丰富的行为;而这些行为受到神经环路的控制和调节。理解动物行为的神经环路机制是系统神经科学的终极挑战之一。我们综合利用多通道电极记录、转基因,光遗传/化学遗传操控、单细胞电生理记录以及行为学研究等技术深入研究神经环路活性与大小鼠行为之间的关系。我们研究组的研究目标是要从环路水平阐述一些哺乳动物重要行为的神经机制。

小鼠防御行为的神经环路机制
    防御行为是动物遭遇危险时的基本生存之道。以杏仁体为中心的环路在防御行为中起到重要作用。以往的研究提示中脑导水管周围灰质区域(midbrain periaqueductal gray,PAG)对防御行为的产生至关重要。我们通过光遗传激活该区域的锥体细胞足以诱发一系列的防御行为(包括逃跑,停滞不动或者及躲避)。但是,众多PAG神经元在防御行为中的具体作用依然不清楚。我们应用慢性胞外多通道电极记录技术,对PAG神经在小鼠暴露给天敌(大鼠)时的反应进行了记录,发现PAG中有不同类型的神经元分别在防御行为的不同方面发挥重要作用, 为深入理解防御行为的神经环路机制提供了新的线索。

大鼠等待控制的神经环路机制
    冲动行为以及对冲动行为的抑制,是抉择的重要内容。然而,动物的冲动行为受哪些脑区控制,以及如何控制,至今仍是个谜。我们以大鼠为实验对象,建立一种新型的、特异的大鼠等待行为范式。该行为范式能快速和特异地检测大鼠在行为中的冲动性。我们在此基础上,对等待行为中的大鼠脑内不同区域进行了在体记录,初步发现了侧眶额叶皮层(lateral orbitofrontal cortex,lOFC)的不同细胞群参加了对大鼠冲动行为的调节。首先,有“start”神经元能够提前预测或影响大鼠整个行为的状态。有第二类神经元-“hold”神经元来控制大鼠保持等待状态。而第三类神经元--“go”神经元驱使大鼠不再等待而进入下一步。“hold”神经元和“go”神经元之间存在的竞争关系。最后,有第四类神经元-“result”神经元对整个行为取得的结果(成功或失败)进行反映。这四类神经元协同作用,有效地控制和调节了大鼠的等待行为。

大鼠注意以及注意转换的神经机制
       注意(attention)是大脑的重要功能,是动物应对复杂的内外部环境的重要机制。注意是大脑集中优势资源选择性地加工与任务相关信息的过程,是大脑不同脑区相互作用的结果。人和猴的fMRI研究提示,前扣带回(anterior cingulate cortex,ACC)和眶额皮层(OFC)可能是嗅觉注意的关键脑区。因此,采用多通道胞外记录的技术,我们研究了在ACC区在嗅觉注意以及视觉注意中的活动变化,发现了其与注意行为的相关性。
      在日常生活中,人的大脑要不断接收来不同模态的感觉信息输入,并且根据这些感觉信息来作出有利的判断。有时候,来自不同模态的感觉模态输入的信息发生冲突时,大脑应该如何抉择?一种策略是大脑优先处理和利用其中的一种感觉模态来进行抉择。有证据提示:后顶叶皮层在注意从一个模态转向另外一个模态的过程中发挥作用。我们训练大鼠进行一个双模态注意转换的任务,并且记录了PPC神经元的活动变化。我们发现无论干扰刺激是否存在,PPC神经元都可以选择性地对应该注意的刺激进行应答,而忽略干扰刺激。这提示了PPC在注意转换中起到了一种门控的作用。

大鼠抉择的神经机制
       抉择的神经机制是目前在灵长类动物实验中的研究热点问题,猴的外侧顶内沟区(lateral intraparietal area,LIP)脑区在视运动抉择任务中具有重要的功能。目前的研究表明LIP脑区具有接受视觉处理的信息并对信息进行进一步处理加工以及证据积累从而帮助做出抉择的功能。而在大鼠模型中具有积累证据帮助抉择这一功能的脑区目前并不明确,但在大鼠进行抉择任务的行为学研究中发现,大鼠同样具备对备选信息进行证据积累从而帮助做出抉择的能力,因此对于大鼠积累证据进行抉择的脑区以及神经机制的研究是我们探讨的重点问题。我们训练了大鼠进行这类型的抉择任务,并且将通过多通道电生理记录以及光遗传学操作等手段检测眶额页皮层、后顶叶皮层和内前额叶皮层在这些任务中发挥的作用。目标是发现大鼠脑中发挥类似猴LIP功能的脑区以及阐述大鼠进行证据积累类型抉择的神经环路机制。


招生信息

 平均每年招收1-2名硕博连读生。专业为“神经生物学”或者“计算生物学”。目前正在培养4名博士生。已经培养9名博士。

招生专业
071006-神经生物学
071023-计算生物学
招生方向
神经环路及动物行为

教育背景

1997-09--2002-01   Rutgers University    博士
1994-09--1997-07   中国科学院上海生物化学研究所   硕士
1994-09--1997-07   华东理工大学   学士
学历

博士研究生

学位

博士。美国Rutgers University

工作经历

2005-03~现在, 中国科学院神经科学研究所, 研究员,研究组长
2002-05~2005-02,University of California at Berkeley, 博士后

工作简历
2005-03~现在, 中国科学院神经科学研究所, 研究员,研究组长
2002-05~2005-02,University of California at Berkeley, 博士后
社会兼职
   

教授课程

神经生物学

专利与奖励

奖励:

国家杰出青年基金

中科院百人计划“择优支持”

国务院“政府特殊津贴”

中科院优秀研究生指导教师奖

上海“浦江人才计划”

赛诺菲青年科学见奖

奖励信息
   
专利成果
   

出版信息

   
发表论文
(1) Neural activity of orbitofrontal cortex contributes to control of waiting., Eur. J. Neurosci. in press., 2016, 通讯作者
(2) Transmembrane channel-like (tmc) gene regulates Drosophila larval locomotion., Proc. Natl. Acad. Sci. USA.113: 7243-7248., 2016, 通讯作者
(3) Periaqueductal gray neuronal activities underlie different aspects of defensive behaviors., J. Neurosci. 36: 7580-7588., 2016, 通讯作者
(4) Parallel pathways convey olfactory information with opposite polarities in Drosophila., Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111: 3164-3169., 2014, 通讯作者
(5) The role of PPK26 in Drosophila larval mechanical nociception., Cell Rep. 9:1183-1190., 2014, 通讯作者
(6) NOMPC is likely a key component of Drosophila mechanotransduction channels., Eur. J. Neurosci. 38:2057-2064., 2013, 通讯作者
(7) Precise spatiotemporal control of optogenetic activation using an acousto-optic device., PLoS One 6: e28468, 2011, 通讯作者
(8) The amiloride-sensitive epithelial Na+ channel PPK28 is essential for Drosophila gustatory water reception., J. Neurosci 30:6247-6252, 2010, 通讯作者
(9) Functional feedback from mushroom bodies to antennal lobesin the Drosophila olfactory pathway., Proc Natl Acad Sci U S A. 107:10262-10267., 2010, 通讯作者
(10) Functional connectivity and selective odor responses of excitatory local interneurons in Drosophila antennal lobe, Functional connectivity and selective odor responses of excitatory local interneurons in Drosophila antennal lobe, Neuron 67: 1021-1033, 2010, 通讯作者
(11) A toolbox for light control of Drosophila behaviors through Channelrhodopsin 2-mediated photoactivation of targeted neurons., A toolbox for light control of Drosophila behaviors through Channelrhodopsin 2-mediated photoactivation of targeted neurons., Euro. J. Neurosci. e 26: 2405-2416., 2007, 通讯作者
发表著作
   

科研活动

   
科研项目
( 1 ) 人类智力的神经基础, 参与, 国家级, 2011-01--2015-01
( 2 ) 脑功能联结图谱, 参与, 部委级, 2012-01--2016-12
参与会议
   

合作情况

   
项目协作单位

中国科学院自动化研究所

指导学生

已指导学生

陈子敬  01  19179  

张伟  01  19179  

陆栋梁  02  19179  

黄菊  01  19179  

王开宇  01  19179  

郭延猛  01  19179  

巩加鑫  01  19179  

王玉萍  01  19179  

邓菡菲  01  19179  

肖雄  01  19179  

现指导学生

郑超文  02  19179  

陈建辉   02  19179  

黄延旺  01  19179  

蒋梦萍  01  19179