果蝇个体抉择与群体抉择的神经环路调控及神经遗传学机制的比较研究

抉择是在不确定条件下，基于学习记忆，权衡利弊得失，选择行动策略的过程。它是脑认知科学的核心问题之一。根据参与者的数量可分为个体和群体抉择。当个体处于群体中时，信息感知、动机激发及效价判断等认知过程与独立状态下会有不同，并表现出相应的行为改变。但两种抉择的相互影响方式和神经环路及遗传调控机制尚不明。我们曾发现果蝇中多巴胺系统和蘑菇体通过门控-增益放大机制实现个体抉择的效价评估。本项目将进一步探察果蝇抉择的神经活动动态和突触联接方式，归纳其神经环路工作原则。群体和个体抉择同样遵循神经经济学的效价原则，但又有其社会行为固有的特征。我们将利用果蝇便于大规模群体分析的有利条件，开创群体抉择研究的新方向，比较个体和群体抉择神经调控机制的异同，必将有助于认识抉择神经调控机制的普适原则，为理解自闭症等疾病的发生机理提供线索,对社会学习和神经经济学贡献新思维，从群体行为理性角度为社会经济和谐发展提供启示。

我们按照计划任务，完成了预设的目标，取得了丰硕的成果。在果蝇认知灵活性（逆向学习）神经调控机制、电突触网络参与高级脑认知活动的机制、果蝇群体社会抉择行为、蘑菇体神经元的功能连接组、跨模态记忆抽提的平行通道、果蝇椭球体GABA神经元调控麻醉敏感记忆、睡眠的神经调控机制、高级运动感知的神经机制、多巴胺能神经元调控尼古丁诱导的果蝇活动性增强效应、GABA参与蘑菇体气味的稀疏性编码机制等方向取得重要进展。并在光遗传学-飞行模拟器、双色钙成像技术等多个前沿技术领域进行了探索和创新，工作受到国际同行的好评。.在果蝇认知灵活性（逆向学习）的神经环路机制研究方面，通过视觉和嗅觉两种行为范式的验证，发现一对巨大GABA能神经元 对蘑菇体的抑制作用选择性的促进逆转学习中的行为灵活性，提示GABA能神经元与蘑菇体组成的神经环路特异的在果蝇行为的灵活转换中起了重要作用。.在神经环路的神经元连接方式研究上，揭示了电突触网络在动物成体神经系统中参与高级脑认知活动的机制。发现了飞行中的果蝇完成视觉学习不仅需要多种化学递质神经元的复合调控，还需要电突触的参与。这个研究成果揭示果蝇高速飞行时可能依赖于电突触网络功能，提出了一种全新的高效神经加工机制，并将推动电突触-化学突触复合网络这个新的研究领域。.在社会抉择研究方面，开展了果蝇群体社会行为的研究，实现了对群飞的果蝇群的空间结构、运动模式以及飞行动力学的定量分析。研究发现随着群飞的果蝇群密度增加，靠近到一定距离的相邻果蝇间会产生排斥反应，飞行果蝇群体会集体进行飞行调整。这反映了某种果蝇群体抉择智慧。.我们还发展了一种新的神经元双色钙成像方法，实现了光学显微镜和电镜的联合使用，发现蘑菇体神经元的反应特性是由前级的投射神经元组的线性相加来决定。该项工作对神经元的功能联结组作图提供了一种新策略，并对果蝇脑蘑菇体中的信息传递和整合的过程提供了一种全新视角。