中国科学院上海神经科学研究所

中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所

作为知识创新工程试点中推动新千年基础研究科学的一个重要战略步骤，中国科学院于1999年11月27日建立了神经科学研究所。

中国科学院上海神经科学研究所

神经所座落在岳阳路上海生命科学研究院的大院里，神经所大楼是由张香桐教授于1980年建立的原上海脑研究所大楼经过改装而成的。神经科学研究所致力于神经科学基础研究的各个领域，包括分子和细胞神经生物学、发育神经生物学、系统及行为神经科学、以及计算和认知神经科学。神经所初期的目标旨在建立一个现代化研究所的机制，有严谨的和高效的互动环境，有助重大科学发现的支撑和管理系统，有一个基于业绩的激励和资助的评估系统，并为中国下一代神经科学工作者提供高质量的教育和训练。由国际著名神经生物学家组成的国际顾问委员会和中国著名科学家组成的神经所理事会，为神经所的体制、研究工作和发展提供了十分重要的建议。

神经所目前拥有十五个独立的研究组：神经可塑性研究组、视觉和认知研究组、学习与记忆研究组、感觉系统研究组、神经信号传导研究组、突触发育和可塑性研究组、突触生理学研究组、突触信号研究组、疾病的神经生物学研究组、视觉实验心理学研究组、神经发育研究组、行为神经生物学研究组、神经网络与动物研究组、神经回路发育研究组以及树突发育及神经环路形成研究组。我们以每年约三个研究组的速度招募新的研究组组长，最终至2010年达到动态保持有30个研究组的目标。每个研究组由不超过五名的工作人员（研究实习员、实验师、助理研究员、副研究员等）与数目不等的研究生和博士后组成。神经所现拥有博士学位的研究人员共23人，研究生共128人（截止到2005年5月底），多数研究组与国内外的同行有合作研究，长期合作者被聘为神经所的客座研究员。研究所得到中国科学院、国家科技部、上海市科委经费支持，使我们研究人员的经费和仪器设备接近国际标准。
研究所从2002年上半年开始引用的国际上普遍采纳的定期“thesis committee”的方法，不仅帮助学生选择好题目，设计可行的实验方法及撰写高质量的毕业论文，同时也保证了学生的研究进展。研究所开设的“神经生物学”课程，采用了国际上优秀的神经科学教科书，同时也介绍各研究领域的最新发展。2003年2月根据学生实验技能的实际需要，又增开了《Neuroninformatics & Techniques》课。使学生在学术水平，科研素质、独立思考能力和创造力等方面得到较全面的锻炼和提高，培养了学生的各种学术交流能力。

1. TRPC离子通道传递神经生长方向的信号
 Li, Y., Jia, Y., Cui, K., Li, N., Zheng, Z., Wang, Y.*, and Yuan, X.* (2005) Essential role of TRPC channels in the guidance of nerve growth cones by brain-derived neurotrophic factor. Nature 434: 894-898.
过去的研究表明，神经纤维的生长主要是尖端生长（tip growth），即新合成的物质主要被组装在神经纤维的最前端。在生长中的神经纤维最前端，有一个被称为生长锥（growth cone）的结构，它具有像变形虫一样的高度动态，活跃地探索细胞外环境，感受外界导向因子（guidance cue），引导神经纤维朝特定的方向生长, 逐步形成神经网络。而这个过程涉及的分子机理目前尚不清楚。
袁小兵博士和王以政博士领导的研究组合作进行的一项研究发现，神经生长锥中的一类非选择性阳离子通道TRPC（transient receptor potential channel, classical）在神经生长锥的导向中起到关键作用。他们研究组的学生李艳、贾怡昌、崔凯等应用生长锥转向分析（turning assay）的方法，观察到导向因子BDNF（brain-derived neurotrophic factor）通过TRPC通道增加生长锥内钙离子浓度吸引神经纤维生长，帮助神经回路的发育。
该研究首次阐述了神经导向信号放大的一个重要环节，揭示了TRPC离子通道新的功能，对神经损伤再生机制的研究提供了新的启发。正如该文章的一位审稿人评论：Overall, this is a well-done and important study.，另一位审稿人指出：This paper is well done and……Most of the data are quite convincing, ……
Nature在同期对该项研究成果发表了评论。“TRP channels are best known for their role in sensory systems: detecting heat and cold, taste, pain and so on. Unexpectedly, they have also been shown to help the growing axons of nerve cells find their way.”

2. GSK活性对确定神经细胞极性起关键作用
 Jiang, H., Guo, W., Liang, X., and Rao, Y.* (2005) Both the Establishment and the Maintenance of Neuronal Polarity Require Active Mechanisms: Critical Roles of GSK-3β and Its Upstream Regulators. Cell 120: 123-135. 
博士研究生蒋辉、郭纬、梁新华在饶毅教授（美国西北大学神经科学系教授、中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所客座研究员）的指导下，发现有一个蛋白质的活性对确定神经细胞极性起关键作用。这个发现除了阐明原理以外，还提示了一个可能治疗神经损伤的新途径，其全部研究均在中国本土进行。
研究发现，在发育过程中，一个称为GSK的蛋白激酶的分布有极性，它在轴突中的活性比树突中的要低。如果这个分子活性太高，会没有轴突形成，太低就会把树突变成轴突，这个分子的活性又由上游分子来调控。多个分子形成一个通路，来控制神经细胞的极性。同时，他们还发现，GSK不仅确定神经细胞极性的形成，而且确定极性的维持。在已经有极性的神经细胞中，如果用药物改变GSK活性可以将树突变成轴突。这些研究提示，可以用一些药物来增加轴突数量，有助于神经损伤后的修复。所以，轴突和树突的形成不仅是有趣的生物学问题，其机理的阐明也有助于神经元的损伤修复和退行性神经系统疾病的治疗。该项研究成果发表3个月以来，已经被他人引用5次。
Nature Review Neurosciense上的评论写道：“Two recent reports in Cell suggest that glycogen synthase kinase 3β (GSK3β) might be a key factor in translating extracellular cues into changes in cytoskeletal organization.”

3. 果蝇面对两难视觉线索的抉择行为
 Tang, S., and Guo, A.* (2001) Choice behavior of Drosophila facing contradictory visual cues. Science 294: 1543-1547.
郭爱克院士和他的学生建立了一个抉择范式，定量地研究了果蝇面临相互矛盾竞争的视觉线索时如何决择。果蝇被训练喜欢绿色正置的T图形，而躲避兰色倒置T图形。而后在检验阶段，他们迫使果蝇处于两难状态，即改变了图形的颜色和形状之间的搭配，原来绿色正置的T图形变成了绿色倒置T图形，反之，兰色倒置T却变成了兰色正置的T。为了做出抉择，果蝇必须评估在颜色和形状之间的权重，以便决定是“避开”或“飞向”目标。研究发现，果蝇进行选择时看颜色的强度：如果颜色强，就按颜色行事，而颜色弱到一定程度就按形状行事。如果使果蝇缺乏一个叫蘑菇体的脑结构，这样的果蝇虽然单独学习颜色和形状都没有异常，但是却难以在颜色和形状之间进行选择。从此得出结论，果蝇的蘑菇体在选择行为中起重要作用。
果蝇在面临意义相互矛盾的视觉线索时有类似于高等动物的简单抉择行为，果蝇脑内的结构蘑菇体在产生抉择行为中起重要作用。这项研究设计巧妙，为深入研究抉择行为的神经机制提供了良好的模型，并对其他“高级”行为的研究有重要意义。
论文发表以来共被引用16次，其中12次为他人引用。郭爱克院士关于果蝇抉择机制的论文是中国科学家在神经领域方面第一次在《Science》杂志上发表论文。神经科学领域著名学者Martin Heisenberg在Nature Review Neuroscience上撰文不但引用了郭爱克研究员的成果，还对该项成果给予了高度评价：“A fascinating, new non-olfactory function of the mushroom bodies in ‘decisions’.”

目前研究所有中国科学院院士4人、研究组长15人，其中有5名研究员获得国家杰出青年科学基金的资助，8人获得中国科学院“百人计划”资助，另有1人已获得2005年度“百人计划”择优申请资格。
研究所充分鼓励研究组长合作研究，发挥团队优势。在三个主要研究方面组成由多名研究员以及研究组的研究队伍，逐步形成较为系统的研究梯队。张旭、段树民、王以政、徐天乐四位研究员组成的研究群体获得国家自然科学基金委员会创新研究群体资助。
研究所为年轻的科研工作者提供良好的科研环境和晋升空间。袁小兵博士取得博士学位后并未向其他学生那样去国外进行博士后研究，而是留在了蒲慕明实验室担任助理研究员、副研究员。期间，袁小兵博士刻苦努力，先后获得上海市科委启明星计划、国家自然科学基金委员会面上项目的支持，已经以通讯作者的身份在《Nature》、《Nature Cell Biology》、《Journal of Neuroscience》上发表了研究论文。2005年3月，袁小兵博士顺利晋升为研究组长、研究员。郭建增博士在郭爱克院士的实验室先后从事博士后研究、助理研究员、副研究员的工作。目前郭建增博士的研究工作取得了重要进展。
研究所积极参与硕士、博士研究生以及博士后的培养工作，多名研究生在学期间发表了优秀的研究论文，3人获得全国百篇优秀博士论文奖，3人获得中国科学院院长特别奖，2人获优秀奖，2人获得中科院50篇优秀博士论文奖，4人获得中国科学院地奥奖一等奖，12人获得二等奖。

郭爱克、张旭、段树民等研究员多次获邀在国际学术会议上汇报其研究成果。成立至今，包括三位诺贝尔奖得主：Robert Horvitz、Paul Greengard、Torsten Wiesel在内的243位国内外神经科学家访问了神经所并做学术报告。同时，神经所已经成功举办了三届上海神经科学国际研讨会，中德神经科学双边研讨会、中加神经科学双边研讨会等国际学术会议。

（供稿人：顾一希）


通讯地址：上海市岳阳路320号   
邮   编： 200031
联系电话：021-54921729 传真： 021-54921735
E-mail： guyixi@ion.ac.cn 
网   站：www.ion.ac.cn