研究组研究方向：

　　维持生理稳态是所有生命体存活的必要条件。对于哺乳动物而言，面对瞬息万变的外部环境，内环境中的各项生理指标（能量代谢、血糖、体温、血压、血氧、电解质、觉醒等）必须维持在一个相对稳定的范围。其中，各种生理指标往往又是密切相关的，一种生理指标的失衡通常也会导致其它多种生理稳态的失调，例如，肥胖将显著性地增加患2型糖尿病和高血压的风险。神经系统通过控制动物行为、调控身体其他系统器官，在协调与维持多种生理稳态过程中发挥着“总指挥”的核心作用。 

　　本研究组致力于从分子、神经细胞反应、神经环路及动物行为等多层次多维度去解析 1) 脑-体交互（brain-body interaction）是如何协调多种基本生理指标的动态稳定的？2) 基本生理需求是如何影响高级脑功能（如情绪、社交、认知、决策等）的？为此，我们以小鼠和非人灵长类为动物模型，综合运用多种先进神经科学技术，包括a）基因表达：单细胞RNA测序，单细胞空间转录组，光片显微成像，膨胀显微技术；b）神经细胞活动：双光子成像，内窥镜深部脑区成像，微型荧光显微镜，高密度多通道电极记录；c）神经联接：病毒环路示踪、单细胞联接重构；d）定量行为：动物生理指标和行为的快速动态捕获； e）神经细胞活动操控：化学遗传学和光遗传学等技术与方法，并结合机器学习等大数据分析手段去全面、系统地揭示上述问题的神经机制。 此外，为了高效地将我们的研究拓展到当前研究领域的“无人区”，我们也将以科学问题为导向研发一系列新的技术与方法以增强我们的“探险”能力。 

　　实验室主要研究方向： 

　　1.    神经系统协调多种生理稳态的机制 

　　当前，为了便于研究，大多数神经科学研究都将不同生理需求（例如，食物、水、空气、温度、睡眠等）视为独立的模块，并对它们分别进行研究。与此相反，临床实践表明，各种生理需求往往是紧密相关，受神经系统的整体性调控。例如，当环境温度从 23℃变成35℃时，除了会影响体温外，也将改变其他多种生理需求，如口渴、食欲和清醒状态等。然而，迄今为止，我们对神经系统如何调控身体其它系统从而协调多种生理稳态仍知之甚少。下丘脑被认为是多种基本生理需求的调控“中枢”，因此我们将以下丘脑为切入点，运用我们最近开发的CaRMA成像技术（Science，2020）、EASI-FISH空间转录组技术（Cell，2021）并结合动物生理指标和行为的快速动态捕获，系统地研究下丘脑中各种神经元是如何编码并协调多种生理稳态的。在此基础上，我们通过病毒神经环路示踪的方法，鉴定出相应的特异性环路，并对环路中重要节点脑区（特别是外周神经系统）进行深入研究。 

　　2.    基本生理稳态驱动高级脑功能的神经基础 

　　基本生理需求作为一类最原始的欲望，也是左右许多高级认知行为的目标动机，其对高级脑功能存在着举足轻重的影响。例如，在研究高级认知功能的实验中，动物往往会被限食或限水，并以食物或水作为奖励，去激励动物完成认知任务。目前，人们对基本生理稳态与高级脑功能间相互作用的神经机制也了解甚少。我们将以内侧前额叶皮层（mPFC）为入口，在执行认知任务的动物中同时观测神经元活动，认知行为以及基本生理指标，研究mPFC神经元集群是如何被基本生理需求调制的，从而改变认知和行为策略的；并进一步确定被特异性调制的mPFC神经元的分子标识和环路联接。 

　　3.    新技术的研发 

　　我们将持续优化并改进研究组现有的光学成像、空间转录组、在体高通量电生理和定量行为分析等技术。此外，由于外周神经系统所在组织器官与脑组织存在着巨大的差异，许多在脑组织中非常有效的神经科学技术（例如，观测神经元活动）并不能很好的移植到外周神经系统研究中。为了能将我们的研究拓展到一个尚待开发的脑-体交互领域，我们将开发一系列用于观测和操控外周神经系统神经元活动的技术方法。