“每天反复做的事情造就了我们。”在每天的生活当中,针对不同的环境刺激我们需要决定选择哪一个动作去执行,如何去执行已经计划的动作,以及具体强化哪些特定的动作,从而获取更多的奖励和更少的痛苦。这些过程的正常进行对于我们的生存和发展至关重要,它们的异常表现在众多的神经疾病(包括帕金森病、亨廷顿舞蹈病、强迫症和成瘾)中。我们实验室的目标正是探索大脑基底神经节环路如何选择,执行和强化不同的行为。通过实验和理论的有机结合,我们尝试探索基底神经节表征和计算的最根本的原理,回答以下三个不同而又相关的问题。 

  1)动作的选择 

  我们需要对不同的环境刺激做出合适的行为选择。例如在开车时交通灯是绿色的时候我们需要前行,然而如果这个时候前面有行人,我们则需要停止前行。那么大脑是如何选择期望被执行的行为,而抑制竞争的不希望被执行的行为的呢?在有利弊冲突或者风险的情况下,具体什么样的神经环路机制介导了基于价值的动作的选择? 

  2)动作的执行 

  我们的生活和生存需要依赖于一系列的动作的连续而且协调地执行,例如吃饭、喝水、说话和走路。那么大脑是如何调节运动的各种参数的呢(例如“动力”)?运动是由一系列连贯的动作组成,大脑是如何精细调控它们的连贯执行的呢?深部脑刺激可以有效缓解运动障碍,其具体的作用机制是什么样的?(相关工作见Deng & Xiao et al., Cell, 2021 

  3)动作的强化 

  我们需要从与环境的交互过程中学习各种动作所产生的价值,从而选择性地强化对我们有利的动作而削弱对我们有害的动作。那么基底神经节-多巴胺系统是怎么控制正向和负向的强化学习的呢?在学习的过程中,基底神经节系统是如何被单胺类神经递质调控的呢?(相关工作见Xiao et al., Cell, 2020 

肖雄 博士

研究组组长;研究员