在目标导向的行为中，人和动物往往需要将当前的环境刺激、内在的预期目标和过往的选择历史信息整合起来，产生特定的决策和动作。本实验室以小鼠为模型，研究视觉或嗅觉引导的抉择行为、刺激-奖励偶联学习行为和灵活行为的神经机制。实验技术手段包括清醒小鼠的多电极胞外记录、光纤成像记录、钙成像、光遗传/化学遗传操纵、免疫组化和小鼠行为学等。

学习行为的神经环路机制

眶额叶皮层 (orbitofrontal cortex, OFC) 在奖励信息处理、抉择、学习和灵活行为中发挥重要作用。OFC有不同的亚区以及向不同脑区的投射，分别介导不同的功能。我们之前的工作发现，OFC向初级视皮层的反馈投射参与视觉偶联学习 (Liu D et al, Nat Commun, 2020)。为了进一步理解投射特异性OFC神经元的功能，我们使用逆行跨单突触病毒绘制了5种投射特异性OFC神经元的全脑输入图谱。我们观察到，不同类型OFC神经元的主要输入来自包括次级运动皮层 (secondary motor cortex, MOs) 和前扣带回皮层 (anterior cingulate area, ACA) 在内的皮层区域和包括背内侧丘脑 (mediodorsal thalamus, MD) 在内的丘脑区域 (Zhang Y et al, Neurosci Bull, 2024)。在目前的工作中，我们进一步研究MOs/ACA向OFC的投射在视觉刺激-奖励偶联学习行为中的作用，以及MD-OFC环路在嗅觉刺激引导的反转学习中的作用。

视觉感知抉择行为的神经机制

视觉信息引导抉择行为的产生需要多个脑区（视皮层、额叶皮层、丘脑和基底神经节等）神经元活动的参与。我们之前的工作表明，在灵活视觉分类行为中，额叶的次级运动皮层 (MOs) 参与行动选择的灵活控制 (Wang T-Y et al, eLife, 2020)；在视觉Go/No-Go行为中，接受MOs输入的间接通路纹状体神经元对行为中的不恰当反应有抑制调控作用 (Liu J et al, Neurosci Bull, 2023)。间接通路纹状体神经元投向基底神经节的外侧苍白球 (External globus pallidus, GPe)。在目前的工作中，我们在进一步研究不同投射类型的GPe神经元在视觉感知抉择行为中的作用，并利用之前建立的光遗传标记技术(Chen Z et al, Cell Rep, 2021) 来研究不同类型GPe神经元编码的任务相关信息。纹状体神经元除了接受皮层的输入，也接受丘脑核团，包括束旁核 (parafascicular thalamic nucleus, PF) 的输入。我们也研究PF-纹状体环路对视觉感知抉择行为的调控作用。