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作为推动新千年基础科学研究的重要战略步骤和作为知识创新工程中的一个试点，中国科学院于1999年11月27日成立了神经科学研究所。神经科学研究所致力于神经科学基础研究的各个领域，包括分子、细胞和发育神经生物学、系统和认知神经科学科学、以及脑疾病机理和诊治手段研发。研究所的宗旨是建立一个现代化研究所的机制，提供一个有助于严谨科研工作，高效科研产出，良性科研合作的环境，实现以业绩为准的激励和资助评估系统，以及为研究生和博士后提供高质量的专业训练。 2014年起，神经科学研究所在中科院体制与机制改革的框架下，成为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(简称中科院脑智卓越中心)的依托单位。脑智卓越中心是跨学科、跨院校的组织,旨在凝聚中科院内外的科研实力，通过团队合作和学科交叉融合，解决在脑科学和类脑智能技术两个前沿领域的重大问题。 2021年，中科院神经所又是丰收的一年。下面，跟brainnews编辑部来一起回顾神经所今年发表的部分论文，更多详细内容，请见中科院神经所的官网。 1 《自然-细胞生物学》发表脑智卓越中心关于基因表达动态示踪的新技术2021年1月5日，《Nature Cell Biology》期刊在线发表了题为《通过内源性启动子驱动的sgRNA监测低丰度转录本和lncRNAs的表达》的研究论文，该研究由杨辉研究组和周海波研究组合作完成。该研究建立了一种通用的内源基因转录门控系统，为活细胞中实时标记低表达基因和lncRNAs，研究其生物学功能提供了有效工具。 阅读链接：Nature Cell Biology：一种基因表达动态示踪的新技术 2 一种新型快速鉴定重要基因功能的遗传学方法2021年2月8日，《Development》期刊在线发表了刘志勇研究组题为《嵌合CRISPR-stop技术实现核心基因突变的快速表型分析》的研究论文。Mosaic CRISPR-stop研究方法不仅适用于听觉系统，也适用于其他器官组织，具有很高的普适性，可以大大加速发育神经生物学领域鉴定基因功能的速度。 阅读链接：一种新型快速鉴定重要基因功能的遗传学方法 3 《现代生物学》发表关于小鼠视网膜中存在警报专线的研究成果2021年4月2日，《Current Biology》在线发表了题为《瞬时撤光型α视网膜神经节细胞介导逼近视觉刺激触发的本能防御反应》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心张翼凤研究组历经八年攻关完成。该研究通过筛选瞬时撤光型α视网膜神经节细胞的分子标志物并构建能够标记及操控该细胞的转基因小鼠，发现此类细胞可以编码逼近视觉刺激的大小，并且介导了逼近视觉刺激触发的小鼠本能防御反应。此研究首次找到了标记瞬时撤光型α视网膜神经节细胞的分子标志物，并证明此类神经元构成了视网膜中的一条警报专线，通过皮层下通路快速引起小鼠的防御反应。 通过筛选分子标志物和构建转基因小鼠，可以标记并操纵瞬时撤光型α视网膜神经节细胞（上）。当给予逼近视觉刺激时，此类细胞可以编码逼近视觉刺激的大小（中）。通过光遗传学的方法激活此类细胞，可以引发小鼠逃跑到安全地方的本能防御行为（左下），而抑制此类细胞的活动时，哪怕给予危险的逼近视觉刺激，小鼠仍然正常的活动（右下）。 4 中科院的新型基因编辑工具脱靶检测方法GOAT证明CRISPR-Cas12a不存在明显的脱靶效应 5 猕猴后扣带回区神经元对自身运动感知的编码2021年4月8日，《eLife》在线发表了顾勇研究组题为《猕猴后扣带回区前庭信号编码自身运动感知》的研究论文。该研究发现猕猴大脑后扣带回皮层亚区携带有明确时空调谐性质的前庭信号，并通过三维时空动态模型对自身运动中的不同时间成分进行有效分离，对该区域所携带前庭信息的时间和空间调制进行了动态分析。 阅读链接：eLife：猕猴后扣带回区神经元对自身运动感知的编码 6 《自然-方法》发表关于新型RNA编辑工具开发及其优化的研究成果2021年5月3日，《Nature-Methods》期刊在线发表了题为《利用未获培养的自然微生物中发现新型紧凑型CRISPR-Cas13系统进行可编程RNA编辑》的研究论文，该研究由杨辉研究组和赖锦盛团队合作完成。该研究通过对微生物大规模宏基因组数据进行计算分析发现两类新的CRISPR/Cas13系统，通过功能实验和工程化改造开发了一套高效率、高特异性的RNA编辑工具，该工具对开发基于RNA编辑的基因治疗手段具有重要的促进作用。 阅读链接：《自然-方法》发表脑智卓越中心关于新型RNA编辑工具开发及其优化的研究成果 7 脑智卓越中心开发新型高效稳定的食蟹猴加速传代技术2021年5月4日，《National Science Review》期刊在线发表了题为《基于外源激素诱导性早熟的遗传修饰猴加速传代》的研究论文，该研究由孙强、熊志奇和刘真团队合作完成。在本工作中科研人员通过给予处于少年期的食蟹猴（0.5岁，1岁，2岁）外源FSH和睾酮后，发现实验猴在外源FSH和睾酮处理4 - 11个月后得到具有正常活力的精子。通过该法处理，获得精子食蟹猴的最小年龄为15个月。 8 《神经科学通报》发表关于遗传变异导致孤独症的研究成果2021年5月4日，《神经科学通报》期刊在线发表了题为《孤独症患者中发现的CHD7内含子变异影响神经元分化和发育》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、神经科学国家重点实验室、中国科学院灵长类神经生物学重点实验室、上海脑科学与类脑研究中心仇子龙研究组与陈跃军研究组、上海交通大学附属上海市精神卫生中心杜亚松研究组合作完成。 阅读链接：《神经科学通报》发表脑智卓越中心关于遗传变异导致孤独症的研究成果 9 《神经元》发表脑智卓越中心关于灵活分类决策神经环路机制的研究成果2021年5月5日，《Neuron》期刊在线发表了题为《基于任务结构信息的灵活感知抉择神经环路机制》的研究论文，该研究由徐宁龙研究组完成。该研究首次在神经环路水平揭示了基于任务结构知识实现感知类别灵活决策的大脑运算机制。该成果对于从神经环路机制水平理解智能行为和认知功能起到了重要推动作用。 阅读链接：Cell Press 对话徐宁龙团队：大脑如何基于经验知识作出灵活决策 10 《自然 通讯》发表脑智卓越中心关于运动规划的环路机制的研究成果2021年5月11日，《Nature Communications》期刊在线发表了题为《皮层上丘环路在记忆依赖感知决策任务中的作用机制》的研究论文，该研究由徐宁龙研究组完成。该研究解析了从次级运动皮层到上丘的环路功能，揭示了它在决策相关运动规划中的关键作用及其信息处理机制，为人们理解运动规划背后的神经环路机制提供了新的实验证据。 阅读链接：一周内连续发表2篇高水平文章！中科院神经所徐宁龙组NC文章上线 11 感觉信息处理的等级决定远距离输入对皮层中间神经元的支配特性2021年5月14日，《Science Advances》期刊在线发表了徐敏研究组和张思宇研究组合作完成的科研成果。该研究首次对视觉选择性注意各相关皮层区域不同种类神经元构成的子网络的精细解剖学连接图谱以及细胞水平的功能学连接图谱进行了系统性的研究，并结合机器学习的算法抽提出了在视觉信息处理的网络中携带等级信息的远距离输入与局部微环路中各类神经元相互作用的规律，对理解基于等级架构的神经网络中的信息处理机制具有重要意义。
阅读链接：Science 子刊：张思宇/徐敏联合团队揭示等级信息流招募的皮层局部微环路 12 《Cell Reports》发表脑智卓越中心关于FGF13基因参与调控小鼠海马发育的研究成果2021年5月18日，《Cell Reports》期刊在线发表了题为《细胞核定位的FGF13异构体通过表观基因组学的机制参与调控出生后小鼠海马的神经发育》的研究论文。该研究由周嘉伟团队和胡刚团队共同完成。该研究揭示了细胞核定位的成纤维细胞因子的生物学功能及分子机制，为深入理解人类大脑学习记忆的发育障碍以及神经变性过程提供了新的线索。
13 在动态多价值选项中进行高效决策的神经机制2021年6月7日，《Nature Communications》期刊在线发表了题为《在基于价值的决策中灵长类上丘核团将绝对价值信息转化为分类选择》的研究论文，该研究发现上丘神经元不仅编码了单个选项自身的绝对价值，还表征了随着各选项总价值而灵活变化的决策阈值。研究者进一步用微电流对上丘神经元的活性进行操纵，揭示了上丘将选项的绝对价值转化为决策的神经机制。这一工作有助于我们理解现实生活中大脑是如何进行高效的决策。
阅读链接：Nature子刊：神经所揭示现实生活中大脑进行高效决策的神经机制 14 中脑黑质的结构损伤影响帕金森患者的序列工作记忆2021年6月8日，《Journal of Neuroscience》在线发表了题为《帕金森病大脑黑质结构完整性与序列工作记忆相关》的研究论文。该研究由叶铮研究组与金莉蓉团队合作完成。结合神经黑色素敏感磁共振成像和任务态功能磁共振成像等技术，他们发现，中脑黑质致密部的结构损伤影响帕金森病（PD）患者的基底神经节功能和序列工作记忆能力。
阅读链接：JNS：中脑黑质的结构损伤影响帕金森患者的序列工作记忆 15 人源NMDA受体的门控机制和全新小分子结合位点2020年6月28日，《Neuron》期刊在线发表了题为《人源GluN1-GluN2A NMDA受体的门控机制和一个全新小分子结合位点》的研究性论文，该研究由竺淑佳研究组完成。该研究解析了一系列人源NMDA（N-methyl-D-aspartic acid，即N-甲基-D-天冬氨酸）受体GluN1-GluN2A亚型与不同小分子化合物结合的高分辨率冷冻电镜的结构，并探究了受体在不同小分子结合下的门控机制，同时也发现了一个全新的小分子结合位点。该研究丰富了NMDA受体的神经药理学特性，为深入理解NMDA受体结构和功能之间的联系提供了新的分子机制。
阅读链接：Neuron：人源NMDA受体的门控机制和全新小分子结合位点 16 狨猴语音交流的神经机制2020年7月，蒲慕明研究组及王立平研究组合作的一项研究中，报告了非人灵长类动物狨猴的初级听觉皮层中特定神经元群体，它们选择性地响应由不同狨猴发出的同类的简单或复合呼叫声，并且表现出对呼叫声的序列和序列间隔的敏感性。该研究表明，在清醒的非人灵长类动物中，呼叫声诱发的反应之间存在广泛的抑制和促进作用，为进一步研究语音交流的神经环路机制提供了基础。 阅读链接：NSR：蒲慕明/王立平团队揭示狨猴语音交流的神经机制 17 《自然》发表抗抑郁药氯胺酮靶向人源NMDA受体的分子机制2021年7月28日，《Nature》期刊在线发表题为《氯胺酮作用于人源NMDA受体的结构基础》的研究论文，该研究由竺淑佳研究组与罗成研究组合作完成。该研究通过冷冻电镜解析了NMDA受体结合快速抗抑郁药氯胺酮的三维结构，确定了氯胺酮在NMDA受体上的结合位点，并进一步通过电生理功能实验和分子动力学模拟，阐明了氯胺酮与NMDA受体结合的分子基础。该研究为靶向NMDA受体设计新型抗抑郁药的研发提供了重要基础。
阅读链接：Nature突破：竺淑佳/罗成团队发表抗抑郁药氯胺酮靶向人源NMDA受体的分子机制 18 从神经元感受野到知觉场：刺激大小依赖的亮暗光斑视觉后像不对称性的皮层下神经机制2020年7月29日，《Journal of Neuroscience》在线发表了题为《从神经元感受野到知觉场：刺激大小依赖的亮暗光斑视觉后像不对称性的皮层下神经机制》的研究论文。该研究由王伟研究组完成。该研究利用人的心理物理学，视觉实验动物猫的丘脑外膝体单细胞记录和视网膜神经节细胞轴突末梢记录，以及数学建模等手段，展示了皮层下视觉细胞感受野的中心-周边拮抗机制，在调控皮层下ON-和OFF-中心细胞的撤光反应以及在亮暗视觉后像感知中的作用。
阅读链接：科研进展 | 从神经元感受野到知觉场：刺激大小依赖的亮暗光斑视觉后像不对称性的皮层下神经机制 19 基于深度学习算法优化序列特异性的C-to-G单碱基编辑器2021年8月12日，《Nature Communications》期刊发表题为《Optimization of C-to-G base editors with sequence context preference predictable by machine learning methods》的研究论文，该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、上海脑科学与类脑研究中心孙怡迪研究组与中国农业科学院深圳农业基因组研究所左二伟研究组合作完成，该研究建立了深度学习模型的算法CGBE-SMART，该方法能够准确预测新型OPTI-CGBEs的单碱基编辑效率和编辑效果。
阅读链接：科研进展 | 基于深度学习算法优化序列特异性的C-to-G单碱基编辑器 20 新型DNA编辑工具Retron Editing的开发及优化2021年8月17日, 杨辉研究组Protein & Cell上发表了题为“ Precise Genome Editing without Exogenous Donor DNA via Retron Editing System in Human Cells ”的研究论文,该研究进一步优化了Retron系统，首次证明了Retron系统在哺乳动物细胞中的可适用性，对于该系统在高等真核生物细胞中的进一步应用具有重要指导意义。
阅读链接：科研进展 | 新型DNA编辑工具Retron Editing的开发及优化 21 一种在成体耳蜗再生外毛细胞的新策略2021年9月3日，《eLife》期刊在线发表了《同时过表达Atoh1和Ikzf2促进成年耳蜗支持细胞转分化为外毛细胞》的研究论文，由刘志勇研究组完成。该研究首次实现了体内原位再生Prestin阳性的外毛细胞。这是耳蜗毛细胞再生领域的一个里程碑式的重要研究成果，其新生外毛细胞的成熟度大大超过了之前的研究，为临床治疗外毛细胞损伤提供了更深入的理论基础。 22 发作性运动障碍新机制--小脑去极化“风暴”2021年9月21日23点，《Cell Reports》期刊在线发表题为《小脑去极化扩布介导发作性运动障碍》的研究论文，该项研究由熊志奇研究组完成。该研究基于发作性运动诱发性运动障碍（paroxysmal kinesigenic dyskinesia, PKD）的模型小鼠，利用电生理、钙成像以及行为学分析等技术手段，证明PKD致病基因PRRT2突变会导致小脑皮层对去极化扩布（spreading depolarization）易感，该发现为PKD神经病理机制的研究提供了新的理论和实验范式，也为PRRT2相关发作性神经系统疾病的治疗提供了新的思路。
阅读链接：Cell子刊：熊志奇团队发现发作性运动障碍新机制--小脑去极化“风暴” 23 纹状体调控运动功能的神经机制2021年10月19日，《Cell Reports》期刊在线发表题为《腹外侧纹状体的直接和间接通路神经元在调控舔水运动和黑质神经元活动方面具有不同作用》的研究论文，该研究由姚海珊研究组完成。该研究发现，直接和间接通路纹状体神经元对秒级和百毫秒级时间尺度上的运动都具有不同的调控作用，为理解基底神经节调控运动的机制提供了新的线索。
阅读链接：Cell Reports：神经所姚海珊报道纹状体调控运动功能的新神经机制 24 《Cell Reports》发表高功能自闭症基因致病机理的研究成果2021年11月2日，《Cell Reports》期刊在线发表了题为《SENP1在压后皮层调控自闭症核心症状》的研究论文。该研究由仇子龙研究组与上海交通大学附属新华医院李斐团队、上海交通大学基础医学院程金科团队合作完成。
阅读链接：Cell Reports：神经所、上海交大团队发现自闭症基因致病新机理 25 自身运动信息的时间同步性对空间航向感知的影响2021年11月16日，《Cell Reports》期刊在线发表题为《光流和前庭输入对空间航向感知的时间同步性效应》的研究论文，该研究由顾勇研究组完成。该研究发现，相比于同步的视觉与内耳前庭刺激，当视觉刺激提前于前庭刺激约250-500毫秒出现时，猕猴对自身运动方向的辨别更加精确，且额叶眼动区和外侧内顶叶中的神经元编码空间航向的信息量更高。这些实验证据提示，在自然空间导航中，大脑通常采用了一种时间动力学上不匹配，即视觉速度与前庭加速度物理量整合的方式。
阅读链接：Cell Reports：自身运动信息的时间同步性对空间航向感知的影响 26 合作能力与演化的关系以及合作产生的神经机制2021年11月16号，《Cell Reports》期刊在线发表题为《哺乳动物合作行为的演化及其神经表征》的研究论文，该研究由王佐仁研究组完成。该研究建立了一个定量评估合作行为的实验范式，发现了不同哺乳动物物种的合作能力与它们在进化上的层级一致，并且找到了与合作相关的神经表征。
阅读链接：Cell Reports：中科院神经所王佐仁研究组合作产生的神经机制 27 痒觉表征和感知的神经机制2021年10月29日和12月3日，《The Journal of Neuroscience》和《National Science Review》期刊分别在线发表了题为《痒觉、机械觉和温度觉在初级躯体感觉皮层的复合化表征》和《初级躯体感觉皮层神经元的点燃式发放编码痒觉感知》的研究论文，该研究由孙衍刚研究组与徐宁龙研究组合作完成。这两项研究通过在体双光子钙成像技术，解析了痒觉等躯体感觉在初级躯体感觉皮层的表征机制，同时揭示了痒觉感知的神经机制。此研究在自由活动的动物中探究了皮层对痒觉感知的编码机制，也为深入理解大脑皮层对躯体感觉信息的处理和整合机制提供了重要基础。  | 内容来源：中科院神经所官网 |
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