中国科学院生物物理研究所,脑与认知科学重点实验室,研究组长
1994 - 1998 北京大学,生理及生物物理学士
1998 - 2003 中国科学技术大学研究生院/中国科学院生物物理所,生物物理博士
2004 - 2007 美国加州大学旧金山分校,博士后
2007 - 2009 美国芝加哥西北大学,研究助理教授
2009 - 至今 中国科学院生物物理研究所,研究员,博士生导师
2014 - 至今 中国科学院大学中丹学院,研究员
2015 - 至今 中国科学院大学,岗位教授
2016 - 至今 中国空间科学学会,理事
1. 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目: 肠道蛋白饱腹和饥饿营养信号交互调控进食行为研究(32211540388,2022-2024年),课题负责人。
2. 载人航天工程空间站任务空间应用项目:空间亚磁生物效应和机制(YYWT-0801-EXP-13,2020-2024年),课题负责人。
3. 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目:果蝇触角叶的多巴胺能神经调节机制研究 (32061143011,2020-2023年),课题负责人。
4. 国家自然科学基金面上项目:果蝇中枢神经系统胰岛素信号介导蛋白营养感知与进食调控(31970947,2020-2023年),课题负责人。
5. 国家重点研发计划重点课题:生物钟异常导致重要组织器官代谢紊乱的致病机制(2019YFA0802402,2019-2024年),子课题负责人。
6. 中国科学院交叉创新团队项目:神经信息分子编码交叉创新团队(2018-2020),课题负责人。
7. 国家自然科学基金重点项目:新型内分泌因子FIT介导的蛋白质营养感知通路在衰老中的调控机制研究(31730045,2018-2022年),课题负责人。
8. 军委KJW国防科技创新特区项目:自主智能无人机集群协同--果蝇复眼大-小场景系统的微观重建(2017-2018),课题负责人。
9. 国家自然科学基金重大专项集成项目:恐惧与遗忘的神经分子机制(91632301,2017-2019),子课题负责人。
10.中国科学院战略先导科技专项(B类):果蝇认知的功能图谱研究,(2012-2016年),子课题负责人。
曾入选中国科学院引进人才计划。
本研究组以果蝇为动物模型,研究学习记忆与本能行为的神经环路与分子机制,旨在揭示基因-神经-行为的内在规律。此外,我们还探讨环境因素,如地磁场对脑功能的影响及其生物学机制。
1. 进食控制与进食节律的神经机制
营养特异性进食调控对于动物保持营养平衡至关重要,需要大脑特异性感知、编码和传递特定营养信息。在众多营养素中,蛋白质食物具有最强的饱腹感,引发最强最持久的进食抑制效应,那么蛋白质饱腹感能否被特异性感知呢?我们发现了首个蛋白质饱腹因子FIT,揭示了这个脂肪因子跨组织控制进食行为的全新机制(图1左)。我们进一步探索了脑内胰岛素信号的营养特异性信息编码功能,并鉴定了接收蛋白饱腹信息的胰岛素信号的下游神经环路(图1右)。通过对FIT信号如何传入大脑、饱腹信号如何向多脑区传递、及其如何与其它营养和感知信号整合并对比,我们将深入探索和阐释进食调控中信息加工的神经规律。
图1.脂肪因子FIT特异性响应高蛋白质营养,并通过脑内胰岛素信号抑制蛋白进食。
进食行为不仅受到机体营养水平的控制,也受到节律系统的调节。我们发展了果蝇长时程进食自动监控系统(dFRAME)(图二左),发现实验室培育的果蝇仍保有典型的早晚进食高峰,而且是由中枢节律系统控制的(图2右)。我们进一步揭示出,节律神经元影响果蝇觅食和进食行为,是通过调控嗅觉系统中的气味吸引性来实现的,而与光照节律冲突的进食则会显著影响健康和寿命。
图2. 果蝇长时程进食自动监控系统(dFRAME,左)揭示节律系统对进食节律的调控效应,野生型果蝇CS存在早晚进食高峰,节律突变体果蝇per01晨间峰丧失(右),在持续黑暗中CS果蝇仍能部分保持,而per01则完全丧失进食节律。
2. 学习记忆等高级脑功能的神经机制研究
如图3所示,学习与记忆是一个复杂而神秘的过程。在果蝇的中央脑中,蘑菇体是嗅觉联想学习与记忆,以及视觉抉择的关键脑区。我们利用行为学、遗传学、光遗传学及功能成像等方法,解析了蘑菇体在记忆形成、巩固、擦除以及重建过程中的神经环路与分子机制,为理解记忆的复杂加工提供了新的视角和依据。
图3. 果蝇学习记忆等高级脑功能的神经环路及分子基础。
3. 空间亚磁生物学
人类迈向太空的征程中,不得不面对浩瀚宇宙中低重力、低磁场和强辐射的空间环境,长期处于空间环境中对地球生物有何影响,是载人航天必须要面对的问题。随着我国空间站的建设和在轨实验的展开,我们将把果蝇送入空间站,结合地面亚磁模拟平台,研究微重力-亚磁环境下动物生殖发育的改变,脑功能与行为模式的变迁,并揭示其内在的基因演化规律。这些开拓性的研究对于了解空间长期驻留或飞行的动物(包括人类)会发生哪些变化,以及寻求应对策略具有重要意义。
图4. 空间亚磁环境中的果蝇研究
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(资料来源:李岩研究员,2024-09-13)
2024年 博士研究生王怡之,中国科学院大学生命科学院三好学生
2023年 博士研究生杨 扬,国家奖学金
2023年 博士研究生杨 扬,脑与认知科学国家重点实验室年度科研优秀奖获奖
2023年 硕士研究生肖恺丰,中国科学院大学生命科学院三好学生
2023年 硕士研究生谭后琪,中国科学院大学大学生奖学金
2023年 博士研究生王筱童,中国科学院大学生命科学院三好学生
2022年 博士研究生杨 扬,脑与认知科学国家重点实验室奖学金
2022年 博士研究生杨 扬,中国科学院大学优秀学生和三好学生
2022年 博士研究王筱童和郑梅君、硕士研究生肖恺丰,共同获得第三届生物实验短视频大赛特等奖
2021年 硕士研究生张潇航,国家奖学金
2019年 硕士研究生杨 扬,生物物理所所长奖学金