情绪相关环路连接结构解析工具与基于环路结构的计算模型

In recent years, the trends in emotion research has shifted from finding the specific brain areas responsible for specific emotions to studying how different brain areas in a neural circuit coordinate to control and influence the generation of emotions, and the function of emotions and its influence on circuit computation. Under this paradigm, computational analysis and modeling are especially important. Advances in imaging methods have led to rapid progress in connectomics. The massive amount of imaging data generated need to be analyzed and synthesized with computational methods and databases need to be established. Computational models can provide a platform to synthesize complex experimental data from different levels of analyses of the neural circuits, and provide perspectives to understand how complex phenomena cooperate to enable computations. There are two purposes to this project. The first is to establish a high-throughput imaging and data analysis platform to reconstruct projection relationships between different types of cells in the brain, and to establish a large scale spiking neuron based simulation platform based on neural circuit structure information. The second is to use the ventral striatum as an example, to pioneer a paradigm based on close interaction between experiments and theory. This project hopes to bring the computational perspective to research on emotion and emotion related disorders.

近年来，情绪相关的研究趋势从关注特定情绪和特定脑区的对应关系，转向关注大脑回路中各脑区如何协同合作来控制和影像情绪的产生，以及情绪的功能及其对大脑回路计算的影响。在这种思路下，计算分析与建模工作尤其重要。成像技术的突破使得脑连接组学得到突飞猛进的发展。在此过程中产生的大量影像数据需要通过计算方法分析与汇总，进而建立数据库。计算模型为整合环路中各层次复杂的实验数据提供了平台，并为理解环路各种复杂现象如何协同实现其计算功能提供了视角。作为重大研究计划的培育项目，本课题有两个目的：第一是建立高通量成像和数据分析平台，用来解析大脑内不同类型细胞的投射关系, 同时建立基于回路结构信息的大规模脉冲神经元模拟平台；第二是以腹侧纹状体相关回路作为为研究样本, 探索实验和理论建模紧密结合的研究模式。本课题希望通过以上研究把计算的视角带到情绪及情绪相关疾病的研究中。

近年来，情绪相关的研究趋势从关注特定情绪和特定脑区的对应关系，转向关注大脑回路中各 脑区如何协同合作来控制和影像情绪的产生，以及情绪的功能及其对大脑回路计算的影响。在 这种思路下，计算分析与建模工作尤其重要。成像技术的突破使得脑连接组学得到突飞猛进的 发展。在此过程中产生的大量影像数据需要通过计算方法分析与汇总，进而建立数据库。计算 模型为整合环路中各层次复杂的实验数据提供了平台，并为理解环路各种复杂现象如何协同实 现其计算功能提供了视角。作为重大研究计划的培育项目，本课题完成了如下三方面工作：第一是建立了高通量成像和数据分析平台，用来解析大脑内不同类型细胞的投射关系。第二是，建立了基于回路结构信息的大规模脉冲神经元模拟平台。第三是探索了实验和理论建模紧密结合的研究模式，建立了具有计算意义的脑环路模型。本课题希望通过以上研究把计算的视角带到情绪及情绪相关疾病的研究中。