北京大學麥戈文腦科學研究所,下半年引入2位腦科學青年才俊!

01

近日，鮑平磊研究員入職北京大學心理與認知科學學院和麥戈文腦科學研究所。

個人簡介

鮑平磊博士現任北京大學心理與認知科學學院研究員、北京大學麥戈文腦科學研究所和北大-清華生命科學聯合中心PI。他本科畢業於中國科學技術大學生命科學學院，博士畢業於南加州大學神經科學專業，2014-2020年在美國加州理工學院生物學系從事博士後研究。實驗室將主要以靈長類動物為模型，採用包括腦功能成像，單細胞記錄，行為，以及神經網絡等多種手段來探索視知覺的神經機理，以加深我們對大腦以及類腦神經網絡的理解。

研究興趣

鮑平磊博士在攻讀博士學位階段主要以腦功能成像技術研究人類視知覺的神經機制,在博後階段的工作主要以清醒猴電生理實驗結合腦功能成像技術探索物體識別的神經機理。建立實驗室後將致力於理解靈長類動物所具有的物體識別，場景感知等高級視覺功能的神經機制。方法上，將整合電生理記錄，腦功能成像，以及心理物理與一體，並同時結合微電刺激、雙光子鈣成像、機器學習等方法，建立一個從單個神經元到功能系統以至於行為學的多層面研究平臺，依託該平臺來建立統一模型去理解視知覺的神經機制，並希望將此平臺應用於其他腦功能的研究。

一、物體識別

物體識別是人們視覺功能中一個極其重要的功能，並且許多高級的認知行為，如注意，決策，情感的都是基於與物體的交互，所以可以說物體是我們對於外界事物理解的一個基本單位。所以，理解物體識別的神經機制是神經科學問題中一個很基礎的問題。而且，對於物體識別神經機制的理解從計算上也是一個至關重要的問題，因為其本質通過一系列的非線性變化從而提取特徵的計算過程，對於這個過程的理解，將有助於我們更好的搭建類腦神經網絡。

我的工作將首先集中於下顳葉區，因為這個區域是物體識別的核心區域之一。這個區域的損傷往往會帶來特異性物體識別的困難，比如說臉盲症，那麼下顳葉區裡神經元的對於不同物體的神經編碼將是一個非常有趣的問題，我們這裡將結合深度學習網絡來建立對下顳葉神經元的計算模型，探究對於物體識別解碼的有效性與完備性。同樣的，我們也將類似的方法運用於其他腹側通路上的區域，將研究物體識別的整體過程。

二、誇尺度平臺

對於視知覺的研究依賴於三種主要的研究手段：心理物理學對於視認知行為的測量，腦功能成像或者EEG/MEG對於視覺區域或者系統的測量，以及單細胞電生理對於神經元反應活動的測量，這三種研究手段在不同的層面去理解視知覺的不同方面，但因為測量的範式，刺激甚至被試的不同，所得到的不同結果有時很難以直接比較與驗證，如果能夠有這麼一個共同的平臺，使得我們能夠整合這不同層面的研究，那麼不僅僅會加深我們對視知覺本質的理解，也可以更好的幫助去理解我們不同的測量手段。

我們未來的工作將致力於構建這麼整合平臺，我們將首先以獼猴為研究對象，通過行為訓練，腦功能成像，以及單細胞記錄的方式來研究同一問題如物體識別的問題，以希望能夠有一個統一的模型來描述不同層面的觀測結果上，並希望將以此平臺來研究更多的問題上。未來，平臺上還可以結合併微電刺激、雙光子鈣成像，甚至光遺傳學的方法來探索不同行為的神經機制。類似的整合技術也可以運用到人的被試上。

代表性科研論文

· Bao, P., She, L., McGill, M. & Tsao, D.Y. A map of object space in primate inferotemporal cortex. Nature (2020).

· Bao, P., & Tsao, D. Y. (2018). Representation of multiple objects in macaque category-selective areas. Nature communications, 9(1), 1774.

·Chang, L.,Bao, P., & Tsao, D. Y. (2017). The representation of colored objects in macaque color patches. Nature communications, 8(1), 2064.

·Olman, C. A.,Bao, P., Engel, S. A., Grant, A. N., Purington, C., Qiu, C., ... & Tjan, B. S. (2016). Hemifield columns co-opt ocular dominance column structure in human achiasma. NeuroImage.

· Bao, P., Purington, C. J., & Tjan , B. S. (2015). Using an achiasmic human visual system to quantify the relationship between the fMRI BOLD signal and neural response. eLife, e09600.

·Kwon, M*.,Bao, P*., Millin, R., & Tjan, B. S. (2014). Radial-tangential anisotropy of crowding in the early visual areas. Journal of Neurophysiology, 112(10), 2413-2422.

02

9月，周陽研究員入職北京大學心理與認知科學學院和麥戈文腦科學研究所。

個人簡介

周陽博士現任北京大學心理與認知科學學院研究員、北京大學麥戈文腦科學研究所和北大-清華生命科學聯合中心PI。他本科畢業於蘭州大學，博士畢業於中科院上海神經所，2016-2020年在美國芝加哥大學神經生物學系從事博士後研究。實驗室將主要以清醒行為獼猴為模型，研究決策與認知學習的神經機理，並試圖將其應用於類腦人工智慧的開發以及腦疾病病人認知功能障礙的治療。

研究興趣

周陽博士在研究生和博後階段的工作主要以清醒行為猴電生理實驗為主，同時結合人類心理物理學實驗來探索空間感知和決策的神經機理。建立實驗室後將致力於探索靈長類動物大腦如何編碼與學習抽象信息，以及如何介導靈活性決策的電生理機制。方法上，將以清醒獼猴多腦區多通道細胞外電生理記錄為基礎，同時結合藥理學實驗、光遺傳學刺激、雙光子鈣成像、人類心理物理學實驗、機器學習等方法，從單個神經元到多個大腦腦區之間的不同層次的神經活動上解析靈長類動物大腦如何介導抽象概念和決策兩種認知功能。

一、抽象概念編碼與學習的神經機理

在日常生活中，我們往往需要在冗雜的世界裡抽提出事物和經驗的基本特質，並將他們概括為抽象的概念。比如『動物』，我們不管是現實生活中看到形態各異的動物個體，還是看到各種動物的照片或者圖畫，甚至看到『動物』這兩個字，大腦裡都會閃現『動物』的概念。這種超出具體細節的表徵可以很靈活且高效地被存儲和推廣，大大提高了我們適應新環境的能力。抽象概念是我們學習知識必須的認知功能，也是人類語言、推理等高級智能的基礎。抽象概念形成的障礙與多種大腦疾病表現出來的智力不正常相關。另外，概括抽象概念的能力也是人類智能遠超於現代機器學習算法的重要表現。

對靈長類動物大腦是如何編碼概念，至今一直沒有定論。目前主要有兩種觀點。一種觀點認為大腦內某個或者某些神經元負責對單個概念進行編碼（祖母細胞理論）。另一種被更廣泛接受的觀點認為大腦中群體神經元協同作用，一起對單個的概念進行編碼（群體編碼理論）。然而，這兩種理論都很大程度上還處於假設階段，沒有被證實，我們對大腦如何學習和編碼抽象概念的的神經機理還很不清楚。實驗室將從三個方向探索抽象概念學習與編碼的神經機理：1. 確定靈長類動物前額葉皮層與後頂葉皮層以及其它腦區神經元活性與抽象概念的編碼的相關性。2，確定前額葉皮層與後頂葉皮層以及其它可能腦區神經元的活性對抽象概念編碼的必須性。3，探索大腦學習抽象概念的機制。

二、靈活性決策的神經機理

決策——整合信息並做出適當的選擇，是高級動物的一項關鍵的認知功能。周陽博後期間的工作首次確立了靈長類動物後頂葉皮層在決策過程的感知評估中發揮著至關重要的作用，而對運動選擇發揮較小的作用，這是對經典決策理論框架的重大修訂。今後將主要從以下兩個方向進一步探索靈長類動物大腦介導不同決策過程的神經機理：1，探測大腦介導感知運動決策的神經環路。2，探索介導靈活性決策的神經機制。

代表性科研論文

· Yang Zhou, Matthew Rosen, Sruthi K. Swaminathan, Nicolas Y. Masse, Oliver Zhu and David J. Freedman*, Distributed functions of prefrontal and parietal cortices during sequential categorical decisions , under revision，posted on BioRxiv

· Yang Zhou, Krithika Mohan and David J. Freedman*, Distributed Category Processing Across Lateral Intraparietal and Medial Superior Temporal Cortices , under review, posted on BioRxiv

· Yang Zhou*, Yining Liu, Mingsha Zhang* 『Neuronal Correlates of Many-To-One Sensorimotor Mapping in Lateral Intraparietal Cortex』Cereb Cortex.2020 June 03 , first and co-corresponding author;

· Yang Zhou*and David J. Freedman* 『Posterior Parietal Cortex Plays a Causal Role in Perceptual and Categorical Decisions』Science, 2019 Jul 12; 365(6449):180-185, first and co-corresponding author;

· Yang Zhou, Yining Liu, Si Wu, Mingsha Zhang* 『Neuronal representation of the saccadic timing signals in macaque lateral intraparietal area (LIP)』Cereb Cortex. 2018 Jul 27:1-14. doi: 10.1093;

· Yang Zhou, Lixin Liang, Yujun Pan, Ning Qian*, Mingsha Zhang* 『Sites of overt and covert attention define simultaneous spatial reference centers for visuomotor response』.Sci Rep. 2017 Apr 21;7:46556. doi: 10.1038/srep46556;

· Yang Zhou#, Gongchen Yu#，Xuefei Yu , Si Wu, Mingsha Zhang* 『Asymmetric representations of upper and lower visual fields in egocentric and allocentric references』.J.Vision. 2017 Vol.17, 9. doi:10.1167/17.1.9;

· Yang Zhou, Yining Liu, Si Wu, Haidong Lu, Mingsha Zhang* 『Neural representation of the computation of motor error by single neurons in the parietal cortex』.Elife, 2016; 5:e10912;

· Yang Zhou#, Yining Liu#, Wangzikang Zhang, and Mingsha Zhang* (2012) 『Asymmetric influence of egocentric representation onto allocentric perception』.J. Neurosci.32: 8354-8360;

研究所成立籤字儀式

2011年，北京大學獲得國際捐贈一千萬美元建立腦科學研究機構：北京大學IDG麥戈文腦科學研究所。北京大學校長周其鳳和美國國際數據集團(IDG)創始人兼董事長、麻省理工學院（MIT）麥戈文腦研究院創始人麥戈文先生（Patrick McGovern）於2011年11月8日在北京大學臨湖軒籤署捐建協議。

北京大學IDG麥戈文腦科學研究所學科組成

研究所整合了北大心理、認知、神經科學、精神疾病、信息科學、物理、化學等相關學科，聯合醫學部及附屬醫院開展研究，麥戈文研究所可謂名副其實的多學科交叉腦研究平臺。2016年，麥戈文研究所牽頭成立了「北京大學腦科學與類腦研究中心」。中心研究涵蓋人工智慧、腦機交互、生物醫學工程、腦成像等腦科學研究相關領域。

「研究所不斷通過高標準的國際招聘引進國際頂尖腦科學專家。研究所在全球範圍內全年開放申請，招聘委員會每月對來自全球的應聘資料進行集中討論和審核，以確保高質量、高水平的完成PI招聘工作。」研究所常務副所長、心理與認知科學學院院長方方教授說道。

目前，研究所共有31名PI，其中11名來自心理與認知科學學院，9名來自生命科學學院，1名來自物理學院，2名來自分子醫學研究所，6名來自醫學部，1名來自化學與分子工程學院，1名來自信息科學技術學院。【根據官網，brainnews小編整理的最新數據】

截至目前，2020年，北京大學IDG麥戈文腦科學研究所已取得了豐碩的研究成果（brainnews編輯部後面會詳細報導）。

文章來源：北京大學IDG麥戈文腦科學研究所

參考資料：卓越冒險 孜孜以求不怕冷板凳——走進北京大學麥戈文腦科學研究所