本课题组主要以非人灵长类（狨猴）为动物模型，基于磁共振影像，结合药理干扰、电生理、光成像、光遗传以及行为监测等技术手段，研究脑网络和脑连接的结构基础和功能机制，以及非人灵长类脑疾病模型的影像表征和病理机制。目前有以下研究方向： 

　　1. 狨猴脑图谱计划 （marmosetbrainmapping.org）  

　　普通狨猴是一种小型的非人灵长类动物。相比于传统的大小鼠和猕猴模式动物，狨猴在神经科学和脑疾病研究中有独特的优势。近年来，狨猴模型在神经科学研究领域发展迅速，已是日本脑计划（Brain/MINDS）的核心动物模型，也是美国脑计划（NIH Brain Initiative）未来重点发展方向之一。然而，狨猴作为一种新兴的模式动物，其相应的研究工具是及其匮乏的。 

　　狨猴脑图谱计划启动于2016年底，目标是构建全面的狨猴电子脑图谱和分析工具，用于狨猴动物模型影像数据以及脑网络和连接组的分析。该计划到目前已发布四款图谱工具。第一款（皮层图谱）于2018年作为封面文章发表在Neuroimage (Liu, et al, 2018)。第二款（白质图谱）于2020年作为封面文章发表在Nature Neuroscience (Liu, et al, 2020)。第三款（群体模版）于2021年发表在Neuroimage “非人灵长类图谱专刊”上(Liu, et al, 2021)。第四版本（功能连接图谱）于2022年发表在Nature Communications（Tian, et al, 2022）。第五版本（小脑图谱）于2023年作为封面文章发表在Cell Reports（Zhu, et al, 2023）这一阶段的成果为狨猴脑网络和脑疾病研究提供了必需的影像数据和分析图谱工具。研究组将继续开展图谱开发工作，并将更侧重于狨猴脑发育以及跨物种的比较和转化，以及多组学数据的整合。 

　　2. 默认网络（default mode network）的结构基础和功能机制  

　　在狨猴脑图谱计划所开发的工具的基础上，我们将以狨猴为动物模型，研究大脑的功能脑网络，尤其是默认网络。默认网络是人类大脑静息脑网络中最负盛名，最受关注的一个功能脑网络。在近二十年的研究中，默认网络被认为和老年痴呆症、精神分裂症、抑郁症和自闭症等各类脑疾病息息有关。然而，我们对默认网络的脑连接基础和功能机制知之甚少。目前，对默认网络的认知主要来自于人脑的非侵入性脑成像学研究，缺乏来自于动物模型，尤其是非人灵长类模型所能提供的更为直接的证据和解释。 

　　狨猴的大脑近乎光滑，与大型灵长类动物相比，更适合深入研究大脑功能脑网络和环路。我们早期的研究对狨猴的默认网络进行了初步的描述(Liu, et al, 2019)。我们将结合清醒功能磁共振成像、锰增强MRI（MEMRI）、神经元跟踪、电生理和光遗传等技术，对默认网络的结构基础和功能机制进行更为系统和深入的研究。 

　　3.解析社交经验对脑发育和精神类疾病的影响  

　　默认网络的核心功能包括自我和他人相关的社会认知处理，而社会认知的异常也是多种精神类疾病的重要病症。在脑发育过程中，社交经验（包括亲子关系）是形成正常的社会认知的关键环境因素。目前，对于社交经验的研究主要集中在传统的大小鼠模型, 比如社交隔离 (Liu, et al, 2016)，母婴分离等模型。然而，无论是大脑结构、社会结构、以及亲社会性(prosocial)方面，大小鼠模型和人类有着极大的区别。 

　　狨猴在研究社交活动和社交经验方面有着其他物种无法比拟的优势：狨猴和人类一样，具有高度的亲社会性，双亲和异亲参与婴猴抚育（只占所有哺乳动物的3%）；作为非人灵长类，拥有和人类近似的脑结构和脑网络；相对猕猴，狨猴的发育周期短（14-18月性成熟），利于跟踪发育过程并进行社交干预；同时，狨猴有丰富的声音交流，方便对社交行为进行的监控和分析。基于这些优势，我们将利用绒猴模型，研究社交行为认知以及社交经验对脑发育和精神类疾病的影响。