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王 伟    博士,研究员
王伟,1966年6月生,博士,现任中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所(Institute of Neuroscience, ION)视知觉机制课题组组长。1993年于中国科学技术大学 (University of Science and Technology of China, USTC) 获得理学硕士学位,1993-1995年在北京医科大学儿童视觉研究中心任助理研究员,1998年于中国科学技术大学获得理学博士学位。1998-2006年先后在伦敦大学学院(University College London, UCL)眼科所视觉科学系、曼切斯特理工大学(University of Manchester Institute of Science and Technology, UMIST)检眼与神经科学系以及曼切斯特大学(University of Manchester, MU)生命科学院从事博士后研究(Research Fellow),2006-2008年任曼切斯特大学生命科学院独立研究员(The Wellcome Trust Research Fellow,Independent)。2006年获得英国The Wellcome Trust 独立研究基金支持,2007年获得英国皇家科学协会(Royal Society)专项基金支持。2007年任中科院上海生科院神经科学研究所研究员、博士生导师、研究组组长。2008获得中国科学院“百人计划”支持,2010获得科技部“973”支持,2015年获得国自然面上项目支持。2016年晋升中科院上海生科院神经科学研究所高级研究员,脑科学与智能技术卓越创新中心研究骨干。
主要研究方向及内容

一、研究目标和方向:视知觉脑机制和视觉再生与重塑

灵长类视觉系统通常可被描述为一个从视网膜出发,从低级到高级,由各个不同等级的视觉脑区组成的环路结构。初级和次级视皮层(V1和V2)由于具有较小的时空整合感受野,偏好对局部视觉信息起反应。而从较高级视觉脑区V4和MT/MST开始,神经元均具有较大的感受野,具备整合较大视野内的视觉元素和信息,从而完成整体视觉感知和认知功能。但是,如何从简单视觉组成元素,一步步逐级整合抽提进而形成整体视觉感知的脑机制,这一视觉科学的中心问题,至今不清楚。本课题组通过对整体方位和轮廓以及整体运动感知的研究,探索大脑不同视皮层区域是如何分工协作对视觉信息进行加工和处理的, 揭示灵长类视觉系统从局部到整体的视知觉整合脑机制。

视觉损伤与修复是全球临床眼科学和视觉科学重大前沿热点课题。最近兴起的光遗传学技术在小鼠视网膜上成功激发了感光反应,但是还远没有达到视觉功能的修复,与此相关的许多基础眼科和视觉科学问题还没有解析清楚。本课题组以非人灵长类为模型,利用光遗传学技术,探索和研究灵长类视觉功能及其修复。

二、研究内容

1、视知觉中整体图形轮廓和运动感知的脑机制
视觉系统有两大基本功能,形觉认知功能和运动感知功能。形状和色彩主要在灵长类视皮层腹侧视觉通路(V1,V2,V4,IT)中完成。通过研究在各个不同脑区对相同的各种整体方位和轮廓刺激的神经编码机制,揭示从局部到整体的视觉轮廓和图形整合的脑机制。背侧视觉通路中的MT区是大脑中进行运动信号加工和处理最重要的脑区,它负责抽提和整合视皮层V1 和V2区上行投射的视觉运动信号并向更高皮层MST区投射进而形成视觉运动知觉。本实验室研究和探索运动视觉信号是如何在MT和MST区进行抽提和整合的脑机制。

2、视知觉错觉和填补的脑机制
视知觉错觉(Visual Illusions)和填补(Perceptual Filling-in)现象的视皮层神经机制和解剖学基础的揭示是视觉神经科学家们最迷人的长期艰巨任务之一。本试验室采用经典电生理结合脑功能成像的方法,主要在清醒猴不同视皮层,不仅研究和探索视知觉错觉和填补形成的脑机制,以及高级皮层的功能和具体作用,而且揭示整体错觉轮廓和图形及其整体错觉运动感知的脑机制,是研究从局部到整体的视觉整合脑机制的一个重要窗口。

3、视皮层反馈和大脑预测编码机制
大脑视觉皮层,在形成神经突触的数量和连结上,神经元下行反馈(Feedback)要远远大于上行投射,这些Top-down视觉反馈在大脑预测编码理论(Predictive coding)中可能起到关键作用,尤其是在局部和整体的视觉感知过程中;揭示这些巨大的广泛分布的神经反馈的功能,组织结构以及它们如何参与调控和整合上行视觉信号的投射,是当前视觉神经科学的重大挑战。

4、光遗传学视网膜修复和视皮层功能再生的研究
视网膜色素上皮变性和视网膜黄斑变性,造成了光感受器细胞的死亡,是临床上最常见的致盲原因之一。利用猕猴视网膜进行光感病毒在不同视网膜细胞类型上的急性转染,建立光感受器细胞急性和慢性漂泊致盲猕猴模型,探索和研究特定激发波段激光刺激双极或神经节细胞,是否能够在视皮层群体和单细胞水平上引起方位和方向选择性功能反应,这是视觉修复和重塑的基础和前提。

代表性论文

Pan, Y., Wang, L., Wang, Z., Xu, C., Yu, W., Spillmann, L., Gu, Y.* Wang, Z.* and Wang, W.* (2016) Representation of illusory and physical rotations in human MST: A cortical site for the pinna illusion. Hum. Brain Mapp. 37:2097-2113.

Yin, J., Gong, H., An, X., Chen, Z., Lu, Y.*, Andolina, I., McLoughlin, N., Wang, W.*(2015) Breaking cover: neural responses to slow and fast camouflage-breaking motion. Proc. R. Soc. B 282:1813

An, X., Gong, H., Yin, J., Wang, X., Pan, Y., Zhang, X., Lu, Y., Yang, Y., Toth, Z., Schiessl, I., Mcloughlin, N., and Wang, W.*(2014) Orientation-cue invariant population responses to contrast-modulated and phase-reversed contour stimuli in macaque V1 and V2. PLoS ONE 9: e106753.

Li, H., Luo, J., Lu, Y., Kan, J., Spillmann, L. and Wang, W.*(2014) Asymmetrical color filling-in from the nasal to the temporal side of the blind spot. Front. Hum. Neurosci. 8:534. doi: 10.3389/fnhum.

An, X., Gong, H., McLoughlin, N., Yang, Y.*, and Wang, W.*(2014) The mechanism for processing random-dot motion at various speeds in early visual cortices. PLoS ONE 9: e93115.

An, X., Gong, H., Qian, L., Wang, X., Pan, Y., Zhang, X., Yang, Y., and Wang, W.* (2012) Distinct functional organizations for processing different motion signals in V1, V2, and V4 of macaque. J. Neurosci. 32:13363–13379.

Pan, Y., Chen, M., Yin, J., An, X., Zhang, X., Lu, Y., Gong, H., Li, W., and Wang, W.* (2012) Equivalent representation of real and illusory contours in macaque V4. J. Neurosci. 32: 6760-6770.

Andolina, I.*, Jones, H., Wang, W., and Sillito, A.* (2007) Cortico-thalamic feedback enhances stimulus response precision in the visual system. Proc. Natl. Acad. Sci. USA.104: 1685-1690.

Wang, W., Jones, H., Andolina, I., Salt, T., and Sillito, A.* (2006) Functional alignment of feedback effects from visual cortex to thalamus. Nat. Neurosci. 9: 1330-1336. 

Jones, H., Wang, W., and Sillito, A.* (2002) Spatial organisation and magnitude of orientation contrast interactions in primate V1. J. Neurophysiol. 88: 2796-2808.

Jones, H., Grieve, K.,Wang, W., and Sillito, A.* (2001) Surround Suppression in Primate V1. J. Neurophysiol. 86: 2011-2028.

实验室网址:http://www.ion.ac.cn/chinese/laboratories/int.asp?id=25
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