非人灵长类动物感觉皮层信息处理机制研究

Cerebral dysfunction and related brain diseases are increasingly threatening the human health. The most basic function of the brain is to receive, process, store and transfer information, while the widely distributed neurons are the basic element to execute those function. So it is the core question in brain science research to understand fully about the law of neurons receiving, processing, storage and transfer information. Brain science research has become the most popular research by far in the United States, the European Union, China and other countries, in which various brain research projects have been implemented..In our subject, we adopts the functional imaging modality, the world's first live dendritic spines of the organic. It integrates biology, physics, optics, and selects marmosets and tree shrews, the closest primates to humans in biology evolution. Furthermore, It establishes its visual cortical neurons electrophysiological experiment and two-photon high resolution functional imaging modality , enables the direct and deep observations to the structure and plasticity of the cortex neurons loop, cell, even dendritic spines, studies about the marmosets’ the auditory cortex mechanism and the tree shrews’ visual cortex mechanism dealing with Information. Throughout the subject, it is expected to perceive the original discovery in the afferent mode(model) of sensory information, accordingly provide theoretical basis to conquer the cerebral dysfunction and related diseases.

脑功能障碍与脑相关疾病越来越严重地威胁着人类的健康，大脑最基本的功能是接收、处理、储存和传递信息，执行这些功能的基本元件是广泛分布的神经元（neuron），因此弄清神经元接收、处理、储存和传递信息的规律，是脑科学研究最为基本、也是最为核心的问题。脑科学研究在美国、欧盟、中国及其他国家成为目前最热门研究，先后实施了脑研究计划。. 本项目采用世界首创的活体树突棘功能成像技术，将生物学、物理学、光学有机结合，选取在生物进化史上更接近于人类的灵长类动物绒猴和树鼩，建立其皮层神经元可视电生理实验和双光子高分辨率功能成像技术，直接深入地对皮层神经元环路、细胞、甚至树突棘的结构和可塑性进行动态观察，研究绒猴听觉皮层信息处理机制和树鼩视觉皮层信息处理机制，有望获得认识感觉信息传入模式的原创性发现，为攻克脑功能障碍和相关疾病提供理论基础。

该项目“非人灵长类动物感觉皮层信息处理机制研究”计划书设定了研究绒猴听觉信息处理机制研究和树鼩视觉信息处理机制研究两个目标。.改造建成了标准化的灵长类动物实验室，了解了绒猴和树鼩行为学特性和生活习性，摸索了一套行之有效的饲养方法，为该实验的开展打下了基础。.通过研究建立了绒猴和树鼩皮层神经元可视电生理实验和双光子高分辨率功能成像技术;开展探索了绒猴听觉皮层神经元如何接收和编码声音信息的基础研究;发表SCI论文1篇，培养博士后、博士、硕士各1名，申请专利3项，已批准1项，审批中2项。..建立了树鼩视皮层神经元在体功能研究的实验方法，以及建立了病毒标记树鼩初级视皮层神经元树突棘并进行结构和功能成像的实验方法。 .在研究结果方面，进行了树鼩视皮层神经元和树突棘活体功能解析和突触可塑性研究。发现重复连续的视觉刺激，无论是白光刺激还是移动光栅刺激，都能使成年树鼩的初级视觉皮层神经元反应稳定性增强；.通过树突棘功能和结构成像， 以及全细胞膜片钳实验记录 EPSC和 IPSC，我们推测，神经元胞体反应稳定性的可塑性变化，可能与神经元的传入网络（突触前）的快速改变或者神经元的树突棘结构（突触后）的快速改变有关。开展探索了绒猴听觉皮层神经元如何接收和编码声音信息的基础研究。