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深港澳脑科学季系列会议丨From Fly to Mouse Symposium在深圳先进院成功召开

2023年3月25日-26日,“深港澳脑科学季”系列学术研讨会之From Fly to Mouse Symposium在中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称“深圳先进院”)圆满举行。本次研讨会旨在拓展跨物种小型动物模型及研究技术的建立与应用,多角度发展跨物种比较医学生物学研究,推动跨物种研究创新支撑平台以及新型交叉研究技术的搭建和研发,为脑科学及其他重大科学问题研究打造强劲引擎。本次会议特邀郭爱克院士及康乐院士作主旨演讲,来自清华大学、北京大学、浙江大学、东南大学、苏州大学、中科院等科研院校的二十多位专家及学者带来精彩的学术报告。



参会人员合影


会议伊始,深圳先进院脑认知与脑疾病研究所所长(以下简称“脑所”)、深港脑科学创新研究院(以下简称“深港脑院”)院长王立平做研讨会致辞。王立平表示,科研工作者无论利用何种模式动物,解决的重大的科学问题是具有同一性的,跨物种的研究体系将从多重角度来研究人类如何适应自然、改造自然等科学问题。他希望通过此次研讨会,在建立多品系果蝇库、共享资源的基础上,创建跨物种及新型交叉研究技术的新型支撑平台,合力回答重要的科学问题。

为期两天的会议共进行了24场精彩纷呈的报告,报告涉及睡眠、节律、学习记忆、行为神经调控、代谢疾病、分子遗传学等多个研究领域,深入探讨交叉研究的新型合作模式,以助力生物智能跨物种研究体系的建立及发展。


郭爱克院士发表题为“跨物种的脑-智探索助力演生新概念”的主旨演讲,报告从“演化、大脑、灵性、学习、记忆、共赢、抉择、歧义、初心”八个方面综述了自果蝇至斑马鱼至小鼠至人类的科学研究及其中的自然联系,提出人类大脑的本质是整体性与复杂性,因此将“脑”与“智”相结合的跨物种研究是科学研究新的起点基石。



康乐院士聚焦蝗虫嗅觉编码机制进行了深入浅出的系统讲解。康乐院士表示,进化过程中即使处于分类系统中相同级别(如纲、目、科等)的动物,尽管组织或细胞结构相似,但生理功能和行为调控机制依然存在巨大的差异,因此,多物种的研究正是弥补这一沟壑的有效桥梁。



深圳先进院王立平研究员作报告表示,整体观是医学生物学研究中解决人类实际临床问题的重要思考,神经-免疫-内分泌-代谢互作网络相关的中枢神经系统与外周器官相互调控过程是重要的机制。另外,王立平研究员指出,从进化、疾病、社会适应性、健康、环保与生态等多角度建立跨物种的“比较生物学”、“比较医学”的研究可以使科学研究跨入新的水平,因此,众筹、共享资源信息及跨物种合作研究平台建设的新型布局是“疾病与智能”科学问题下的强劲引擎。




北京大学罗冬根研究员详细阐述他们对一种维持昼夜节律的新型电信号的神经机制的发现,通过四电极膜片钳记录技术和大规模果蝇品系筛选,发现同步节律性动作电位依赖于主生物钟外部一小群自发振荡神经元的突触输入,并将新发现的这群神经元命名为xCEO(extra-Clock Electrical Oscillator)。该工作揭示了大脑主生物钟需要整合xCEOs的内源性脑振荡输入和自身分子钟所调控的膜电位变化共同决定昼夜节律性的电活动输出,而这一内源性脑振荡信号维持的生物钟核心机制可能在昆虫和哺乳动物中都具有保守性,更新了领域内对生物节律的传统认识。



中科院生物物理研究所刘力研究员长期从事视觉信息处理及学习记忆等认知行为的细胞分子机制,本次会议上分享了新近有关运动视觉感知的潜在时空调控机制的研究进展,通过钙成像和行为学实验确定了处于果蝇中央复合体的神经元及其上游的神经环路机制,引发复杂自然场景中视觉信息处理的关键神经机制的深度思考。



广州霍夫曼免疫研究所焦仁杰教授以果蝇天然免疫的调节机制为中心问题,利用大规模遗传学筛选获得一批参与果蝇免疫调控的候选基因以及一些与重要人类疾病相关的基因。焦仁杰教授在会议上分享了最新的研究进展,发现并命名线粒体功能相关基因Dyu(黛玉),黛玉基因的缺失引起线粒体肿胀,从而严重缩短果蝇寿命,提示线粒体氧化磷酸化与寿命及免疫调控的关联。



深圳先进院合成所戴俊彪研究员实验室的主要研究方向是开发基因和基因组的合成、组装及转移技术,系统介绍了利用CRISPR/Cas9技术高通量的构建了果蝇组蛋白H3/H4关键修饰位点突变库,建立并培养可共享的多种含有单一或多个组蛋白突变的果蝇品系资源库。这些新技术方法和资源体系的建立,是展开深入机制解析的利器,更是实现突破性发现的基石。



深圳先进院合成所周兵研究员,系统介绍了课题组以果蝇和小鼠为模式生物研究微量金属离子Fe和Zn代谢和相关疾病的跨物种研究。Fe、Zn代谢影响多巴胺生成,课题组发现可调节细胞内外金属离子分布的新的金属转运蛋白,并通过体外、体内研究解析了其作用机制和生理功能,这些发现对人们了解Fe、Zn代谢机制以及生理功能有重要意义。

 
 
Section1 报告嘉宾

每一位参会者在2天的学术报告中畅享了一场丰盛的学术盛宴。浙江大学龚哲峰教授团队利用光遗传学、热遗传学等技术,发现腹神经索中的一组神经元调控果蝇幼虫的前进运动,并且验证了这种神经元调控过程中参与的一种神经递质及可能的下游神经元,为生物智能运动的研发提供基础理论指导。清华大学张伟研究员关注本体感受对动物自身行为和稳态的调节,重点介绍糖类摄入对果蝇大脑中胰岛素分泌细胞的激活效应,并抑制果蝇大脑中“求偶中心”P1神经元的活性和求偶强度,阐释了同群外周感受神经元通过不同通路介导求偶神经环路的机制。华中科技大学张珞颖教授的研究聚焦精神疾病为何伴随睡眠及节律紊乱这一问题,发现一对与双向情感障碍及精神分裂症相关的神经突触蛋白通过多巴胺信号双向调控睡眠。苏州大学张勇教授的研究揭示了代谢相关的基因IGF2BP/IMP在果蝇睡眠中的调控,并且这种调控不受外界光照环境的影响,提示了睡眠与代谢的相互作用,并进一步验证了表达这一代谢相关基因的睡眠调控神经环路。浙江大学郭方研究员通过光遗传技术及体内成像的双光子技术发现了一种果蝇感知内环境状态而调节睡眠稳态的神经环路,并提出腹神经索很可能参与睡眠稳态的调控,改变我们对睡眠稳态调控发生于扇形体的传统认知。

 
 

Section2 报告嘉宾

深圳先进院脑所刘畅研究员结合遗传学工具、功能成像技术、行为学研究范式等,发现记忆巩固关键时间窗口神经元的基线活动稳态是影响睡眠结构和长时记忆的重要因素,并阐明一种多巴胺能神经元精细亚型的调控机制;北京师范大学珠海校区刘鹤研究员利用线虫展开有毒细菌相关的厌恶性嗅觉记忆的形成和遗忘机制的研究,发现线虫与人类相近的学习记忆曲线,启发记忆遗忘的临床问题研究。东南大学潘玉峰教授聚焦关键基因如何决定本能、后天环境如何调节本能行为、多种本能行为如何互作并选择以及本能行为的两性差异四方面的研究工作,通过类比小鼠下丘脑中关键基因影响下的不同性别之间的本能行为引发跨物种研究的深度思考。北京师范大学珠海校区张柯研究员揭示了群体选择行为的神经环路调控机制,为有群体选择行为的生物学研究提供了思路。东南大学韩俊海教授课题组的田垚副研究员详细介绍了生物钟神经元LNvs靶标依赖的多级轴突传递。

 
 
 
Section3 报告嘉宾

深圳先进院合成所马晴研究员揭示了性别偏好疾病的干细胞和非编码RNA调控机制;国科大学杭州高等研究院黄云鹏副研究员发现泛酸激酶PANK2\Fbl参与线粒体稳态调控分子机制;深圳先进院医药所卫青研究员介绍了调控纤毛形成的分子机制。中科院生物物理所李岩研究员和深圳先进院王立平团队的刘清晴助理研究员分别带来果蝇和小鼠中摄食过程的神经调控研究,李岩研究员探究了一种基因对进食过程中营养物质选择的影响作用,对“吃得健康”具有现实的指导意义;刘清晴助理研究员在小鼠中揭示了三类神经元分别调控片段化摄食行为的准备、发起和维持的神经机制,为深入理解动物本能行为策略的神经计算机制提供了理论基础。深圳湾实验室闫致强研究员系统分享了课题组利用蛋白互作、电生理、遗传和成像等技术手段,利用果蝇和小鼠开展了跨物种的对感觉系统包括听觉、湿度感知等的关键神经细胞群和神经回路的解析。

26日下午,会议组委刘畅研究员陪同报告嘉宾参观了深圳市政府投资的深圳先进院牵头建设的“脑解析与脑模拟重大科技基础设施”(以下简称“脑设施”)。高级工程师杨星博士带队向嘉宾们介绍,脑设施围绕“重大脑疾病发生和干预的神经机制及诊疗策略”的核心问题,聚焦老年痴呆症、自闭症、抑郁症、脑卒中和语言障碍五大神经系统疾病,开展脑编辑、脑解析和脑模拟三个模块的建设。此外,脑设施将立足深圳,服务全国,辐射全球的脑与健康基础与应用研究大型科技基础设施。参观了脑设施的建设进程及规划,嘉宾们表示对未来脑设施投入使用充满期待及支持。

 
 
参观脑设施




深港澳脑科学季(GBA-BSAS)

深圳作为大湾区建设的重要引擎,始终坚持“中央要求、湾区所向、港澳所需”,为努力强化深港澳高水平科技交流合作、促进大湾区高质量发展,努力提升“硬联通、软联通、心联通”水平,作为目前深圳市支持的唯一面向深港两地科技合作的基础研究机构--深港脑科学创新研究院(以下简称“深港脑院”),计划从3月中旬到5月底推出“深港澳脑科学季”,期间将举办一系列的学术与产业交流活动。

(本系列活动合作单位:中科先进基金)