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脑与认知科学重点实验室

黄龙文博士研究员博士生导师

中科院生物物理所，脑与认知科学国家重点实验室，研究组长

研究方向：脑联接组绘制技术的开发与应用；动物自然行为调控的神经回路机制；焦虑症的神经机制与治疗

电子邮件：huanglongwen@ibp.ac.cn

电话：

通讯地址：北京市朝阳区大屯路15号（100101）

英文版个人网页：http://english.ibp.cas.cn/sourcedb/rck/EN_xsszmH_K/202106/t20210621_341407.html

简历：

　　2006 - 2010 北京大学，生物科学，理学学士

　　2010 - 2015 美国贝勒医学院，神经科学，博士

　　2016 - 2021 美国冷泉港实验室，神经科学，博士后

　　2021 - 至今中国科学院生物物理研究所，研究员，博士生导师

获奖及荣誉：

社会任职：

研究方向：

　　系统神经科学的核心问题之一在于解释神经回路如何实现并产生复杂的动物行为。自然行为包括防御行为、捕食行为、社会行为等，对于动物趋利避害、成功地生存和繁衍有着至关重要的意义。理解动物自然行为调控的神经回路机制，不仅有助于阐明神经回路的普遍工作原理，揭示人和动物感知、行为、情感等的本质，还将促进我们发现与自然行为失调相关的精神障碍（如焦虑症、抑郁症等）的神经机制和治疗手段。本研究组将以小鼠为模型，开发并应用多种跨学科前沿研究手段，从分子、细胞、回路、行为、计算等多层次，探究动物自然行为调控的神经机制。我们主要感兴趣的问题包括：

　　1. 脑联接组绘制技术的开发与应用

　　在神经系统中，不同神经元之间的联接图谱（联接组）决定了神经回路如何传递并处理信息，从而最终产生行为。因而，阐明脑联接组对于理解神经回路如何调控行为至关重要。我们利用DNA条形码和高通量测序技术，将联接组绘制问题转化成为DNA测序问题，成功地实现了高通量、全脑尺度、单细胞精度的介观联接组的绘制（BRICseq）。我们将此技术与单细胞RNA测序技术相结合，以系统性地阐明拥有特异性的联接和基因表达模式的细胞亚型如何组装成神经回路、并特异性地介导不同的自然行为。我们期待我们所开发和采用的新方法可以被广泛地应用于其它脑区、功能和疾病的研究。

　　2. 动物自然行为调控的神经回路机制

　　神经回路如何编码动物的自然行为？神经回路如何整合感觉和情绪信息并参与不同自然行为间的决策？为了实现这些功能，神经网络呈现出怎样的动力学模式？神经调制系统在调节情绪和行为的过程中起到了什么作用？我们关注小鼠的防御行为，并采用遗传学、单细胞RNA测序技术、联接组绘制技术、动物行为学、在体电生理记录、在体神经活动成像、在体光遗传学、深度学习、计算神经科学等跨学科前沿方法来从多角度系统性地探究这一系列问题。

　　3. 焦虑症的神经机制和治疗

　　焦虑症的主要表现之一是过度和不恰当的防御行为。我们利用遗传学或行为学的方法建立小鼠的焦虑症模型，并在全脑尺度对个体大脑的神经活动、联接图谱和基因表达的信息进行多模态测量和整合，以阐明在焦虑症的动物模型中，异常的基因表达或联接模式如何引起异常的神经活动和失调的动物行为。我们还将利用小鼠模型以发现和验证新的基于神经回路的焦虑症治疗手段。

承担项目情况：

代表论著：

1. Huang L*, Kebschull JM*, Fürth D, Musall S, Kaufman MT, Churchland AK, Zador AM. 2020. BRICseq bridges brain-wide interregional connectivity to neural activity and gene expression in single animals. Cell. 182(1):177-188.

2. Quast K, Ung K, Frodarakis E, Huang L, Herman I, Addison AP, Ortiz-Guzman J, Cordiner K, Saggau P, Tolias AS, and Arenkiel BR. 2017. Developmental broadening of inhibitory sensory maps. Nature Neuroscience, 20(2):189-199.

3. Huang L*, Ung K*, Garcia I, Quast KB, Cordiner KA, Saggau P, and Arenkiel BR. 2016. Task learning promotes plasticity of interneuron connectivity maps in the olfactory bulb. The Journal of Neuroscience, 36(34):8856-71.

4. Justice NJ, Huang L, Tian JB, Cole A, Pruski M, Hunt AJ, Flores R, Zhu MX, Arenkiel BR, and Zheng H. 2015. Post-traumatic Stress Disorder-like induction elevates β-amyloid levels, which directly activates corticotropin releasing factor neurons to exacerbate stress responses. The Journal of Neuroscience, 35(6):2612-23.

5. Garcia I, Bhullar PK, Tepe B, Ortiz-Guzman J, Huang L, Herman AM, Chaboub L, Deneen B, Justice NJ, and Arenkiel BR. 2014. Local corticotropin releasing hormone (CRH) signals to its receptor CRHR1 during postnatal development of the mouse olfactory bulb. Brain Structure and Function.

6. Garcia I, Quast KB, Huang L, Herman AM, Selever J, Deussing JM, Justice NJ, and Arenkiel BR. 2014. Local CRH signaling promotes synaptogenesis and circuit integration of adult-born neurons. Developmental Cell, 30(6):645-659.

7. Davis SM*, Thomas AL*, Nomie KJ*, Huang L, and Dierick HA. 2014. Tailless and Atrophin control Drosophila aggression by regulating neuropeptide signaling in the pars intercerebralis. Nature Communications 5:3177.

8. Herman AM*, Huang L*, Murphey DK, Garcia I, and Arenkiel BR. 2014. Cell type-specific and time-dependent light exposure contributes to silencing in neurons expressing Channelrhodopsin-2. Elife 3:e01481.

9. Zhang H, Lin M, Shi H, Ji W, Huang L, Zhang X, Shen S, Gao R, Wu S, Tian C, Yang Z, Zhang G, He S, Wang H, Saw T, Chen Y, and Ouyang Q. 2014. Programming a Pavlovian-like conditioning circuit in Escherichia coli. Nature Communications 5:3102.

10. Huang L, Garcia I, Jen HI, and Arenkiel BR. 2013. Reciprocal connectivity between mitral cells and external plexiform layer interneurons in the mouse olfactory bulb. Frontiers in Neural Circuits 7:32.

11. Garcia I, Huang L, Ung K, and Arenkiel BR. 2012. Tracing synaptic connectivity onto embryonic stem cell-derived neurons. Stem Cells 30(10):2140-51.

12. Huang L*, Cui Y*, Zhang D*, and Wu S. 2011. Impact of noise structure and network topology on tracing speed of neural networks. Neural Networks 24(10):1110-9.

13. Lou C, Liu X, Ni M, Huang Y, Huang Q, Huang L, Jiang L, Lu D, Wang M, Liu C, Chen D, Chen C, Chen X, Yang L, Ma H, Chen J, and Ouyang Q. 2010. Synthesizing a novel genetic sequential logic circuit: a push-on push-off switch. Molecular Systems Biology 6:350.

（资料来源：黄龙文研究员，2021-06-21）