2023年5月12日,应中国科学院长春应用化学研究所药物化学生物学课题组王晓辉研究员邀请,中国科学技术大学温泉教授到所交流访问,并作了题为“Organizing Behaviors across Timescales”的精彩报告。药物化学生物学课题组组长王晓辉研究员为温泉教授颁发证书。
温泉老师以秀丽线虫为研究对象,通过将定量行为分析、全脑钙成像和遗传方法结合在一起,介绍了决定慢速和快速运动序列的功能电路基序和计算算法。研究发现,线虫在受到外界潜在危险和威胁时,例如机械刺激或者热刺激,会稳健地触发逃逸行为。这种逃逸行为具有保守的组成模块(前进运动,后退运动,转弯运动),但是每个运动模块的出现序列和延续时间却大不相同。模块之间的兴奋性前馈通路可以解释为何外界刺激能稳健地触发某种运动序列;而不同运动模块之间又通过相互抑制实行赢家通吃(Winner-take-all),从而实现不同运动方式之间的灵活转移。短时程突触可塑性以及神经系统的内禀噪声也在调控运动时序过程中扮演重要角色。借助线虫的神经网络联结图谱和分子生物学技术,研究组进一步鉴定出前馈的神经通路依赖于中间神经元和运动神经元之间的电突触;模块之间的相互抑制则依赖上游神经元释放谷氨酸能神经递质和下游神经元表达相应的氯离子通道。
温泉教授现任中国科学技术大学生命科学与医学部、大数据学院教授。2001 年毕业于复旦大学物理系,获理学学士学位。2001 至 2007年,在纽约州立石溪分校物理系和冷泉港实验室就读,并获得物理学博士学2008 年在霍华德休斯医学研究所/詹宁斯农场研究院(Janelia Research Campus, HHMI),2009 至 2014 年在哈佛大学物理系和脑科学研究中心做博士后研究。入选中科院“百人计划”。温泉教授以秀丽线虫、斑马鱼等小型模式动物作为研究对象,运用机器学习对动物行为进行无监督分类;开发自由行为下高时空分辨率钙动态成像技术,定量描述小型动物全脑神经元动态变化;结合动态脑活动图谱,脑联结组、组学、和行为学数据,构建可计算模型。脑神经环路所蕴含的计算原理和规则将帮助启发设计新一代类脑机器。