成果名称 ---【 以果蝇为模式,探索学习记忆和抉择的分子细胞和神经环路机制 】

基本信息
所属机构
中国科学院生物物理研究所
立项名称
以果蝇为模型,探索多巴胺系统介导的强化学习机制及其在抉择、成瘾和雄-雄求偶行为中的调控作用
成果属性
主题词
研究起止时间
1994.01 至2009.12
专利授权号
软件登记号
成果公报内容
我们以果蝇为模式动物,基因-脑-行为-认知相结合,从演化的角度,探索脑的工作原理,系统地开创了果蝇学习/记忆与抉择的研究,取得了一系列重大发现和原创性很强的成果: (1) 视觉信息是混合了时间,空间和光谱的复合信息,视觉认知过程是一个解构并且重构这些信息的过程。发现果蝇视觉记忆巩固的分阶段过程。再次证明学习记忆的分子和细胞机制在进化上的保守性。 (2)揭示果蝇视觉模式的识别并非使用视网膜上的模板匹配机制,而是位移不变性识别,以往一直认为视觉的不变性识别是高等动物视知觉的基本特性之一. (3)首次证明了果蝇中心脑区的扇形体结构,参与调节视觉图形记忆和再识别过程。这是对果蝇视觉学习记忆功能区的精确描述,也有力地支持了果蝇的视觉位移不变性识别。 (4) 证明果蝇有依赖先前视觉经验的视觉特征提取和"归纳"能力,即从极少数样本中快速学习的能力,并且这种能力是蘑菇体依赖的; (5)跨模态信息加工是脑与认知研究的热点问题之一。发现果蝇视觉和嗅觉模态之间学习记忆的二者之间的"弱-弱"联合,导致跨模态的学习记忆的非线性放大和"协同共赢"的增强效果以及记忆的跨模态传递。 (6)首次发现了果蝇基于"价值取向"的抉择能力,开创了果蝇的基于记忆"价值"的两难抉择研究。发现果蝇脑中蘑菇体结构和多巴胺系统组成的神经环路可能以"门控"和"增益控制"机制来调控果蝇的两难抉择。 传统观念认为果蝇"头脑简单",不期待有高级认知活动。该项研究跨越从较微观的分子和细胞层次,经过神经回路的介观层次,直到较高级的脑功能和认知行为的宏观层次,将果蝇作为模式动物的地位提升到了一个新高度,为利用果蝇的强大遗传工具研究脑认知的神经机制提供了新范例。该项研究提出了"抑制性门控和增益控制"的理论假设,这使人们联想到人脑眶前额叶的抉择和逆向学习的功能。再证实了在科学探索中,不失真实性和不失复杂性的简约,对探索深层次的脑与认知"第一原理"极端重要,愈是最基本的就愈是普适的。


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