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姚海珊    博士,研究员
姚海珊,1972年11月生,博士,研究员。1994年毕业于武汉大学并获得学士学位,随后进入中国科学院上海生理研究所学习并于1999年获得神经生物学博士学位。2000至2005年期间,在美国加利福尼亚大学伯克利分校的分子和细胞生物学系从事博士后研究工作。自2005年11月起,任中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所研究员、博士生导师、研究组组长。研究工作获得中国科学院百人计划(2007 – 2010年)、科技部973项目(2006 – 2010年, 2011 – 2015年)和国家自然科学基金委面上项目支持。
主要研究方向及内容

大脑如何处理外界信息并产生相应的行为是神经生物学研究的一个关键问题。视觉图像经过视觉通路的各级神经元进行加工和处理,使得人和动物能够感知和辨别各种视觉物体并根据外界信息引导自身的行为。本实验室以小鼠为模型,研究视皮层信息处理、神经元活动与视觉行为的关系、视觉学习和视觉抉择行为的神经机制。实验技术手段包括多电极胞外记录、在体和离体膜片钳记录、免疫组化、光遗传/化学遗传、小鼠视觉行为学等。

1. V1神经元的外周抑制对图形背景分离的贡献
在初级视皮层(V1),位于神经元感受野外周的刺激会抑制神经元对感受野内刺激的反应。这种外周抑制现象被认为是知觉水平上图形背景分离的机制。近年的研究表明,V1外周抑制的程度受到特定类型抑制性神经元的调节,而抑制性神经元的活动又受到胆碱能活动的影响。利用光遗传、单细胞电生理记录和小鼠视觉行为学等技术,我们研究抑制性神经元以及胆碱能活动如何影响V1外周抑制的调谐特征和动物的图形背景分辨行为。

2. 皮层反馈投射对视觉学习行为的调节及其机制
许多工作表明,视觉任务的训练能够引起V1信息处理的变化,自上而下的皮层反馈连接可能参与介导V1神经元的信息处理可塑性。目前仍不清楚的是,皮层反馈连接的活动对于视觉引导行为的学习是否具有因果贡献。小鼠的脑连接组工作发现,V1接受来自眶额叶皮层(Orbitofrontal cortex, OFC)的反馈投射。大量工作表明,OFC对动物的学习和抉择行为具有重要作用;OFC对刺激和价值的偶联也有重要贡献。但是,OFC向V1的反馈投射怎样调节V1神经元的视觉反应和动物的视觉行为还不清楚。我们利用Go/No-go视觉行为范式训练小鼠分辨目标刺激和非目标刺激,使用光遗传手段在目标刺激或非目标刺激出现时操纵OFCV1投射的活动,并结合行为小鼠的V1和OFC电生理记录等手段,研究皮层反馈投射对动物视觉学习行为的调节作用及其机制。

3. 包括前额叶皮层、后顶叶皮层和上丘在内的神经网络在视觉抉择行为中的作用
视觉抉择行为的产生需要多个脑区(视皮层、后顶叶皮层、额叶皮层和上丘等)神经元活动的参与。由于视觉行为涉及复杂的神经环路,在神经机制方面还有许多问题仍未解决。例如,在特定的视觉抉择行为中,特定脑区、特定脑区之间的连接和特定类型神经元的活动对于行为的产生是否具有因果作用?我们在小鼠上建立了多种视觉行为范式,并利用光遗传/化学遗传和清醒行为小鼠电生理记录技术,研究前额叶皮层和后顶叶皮层在灵活视觉行为中的作用,上丘中特定类型神经元在视觉抉择行为中的作用。我们也利用离体脑片电生理记录和光遗传操纵的技术,研究视觉行为相关脑区之间的功能联结。

代表性论文

Long, M., Jiang, W., Liu, D., Yao, H. (2015) Contrast-dependent orientation discrimination in the mouse. Sci. Rep. 5, 15830.

Zhu, Y., Qiao, W., Liu, K., Zhong, H., Yao, H. (2015) Control of response reliability by parvalbumin-expressing interneurons in visual cortex. Nat. Commun. 6:6802.

Liu, K., Yao, H. (2014) Contrast-dependent OFF-dominance in cat primary visual cortex facilitates discrimination of stimuli with natural contrast statistics. Eur. J. Neurosci. 39(12):2060-2070.

Wang, X-d., Chen, C., Zhang, D., Yao, H. (2014) Cumulative latency advance underlies fast visual processing in desynchronized brain state. PNAS 11(1):515-520.

Zhu, Y., Yao, H. (2013) Modification of visual cortical receptive field induced by natural stimuli. Cereb. Cortex 23(8):1923-1932.

Zheng, L., Yao H. (2012) Stimulus-entrained oscillatory activity propagates as waves from area 18 to 17 in cat visual cortex. PLoS One 7: e41960.

Wang, C., Yao, H. (2011) Sensitivity of V1 neurons to direction of spectral motion. Cereb. Cortex 21(4):964-973.

Yao, H., Lu, H. D., Wang, W. (2010) Visual neuroscience research in China. Sci. China Life Sci. 363-373.

Tan, Z., Yao, H. (2009) The spatiotemporal frequency tuning of LGN receptive field facilitates neural discrimination of natural stimuli. J. Neurosci. 29 (36):11409-11416.

实验室网址:http://www.ion.ac.cn/chinese/laboratories/int.asp?id=28
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电话:021-54921801