龚蓉

一、可塑性进食行为的神经机制

进食行为对个体生存至关重要。高等动物的进食行为不再是单纯的饥饿感驱使的本能行为，而依赖于神经系统、生物个体以及外界环境的相互作用，呈现出前所未有的灵活性和复杂性。具体来讲，在神经系统的限制下，生物体的内在生理状态和外界环境共同作用决定了它吃什么、吃多少、间隔多久去吃等等。这些内在、外在因素既包括对饥饿、饱腹感的本能感知，也包括与食物关联的外界环境的感知调控，以及从过往进食行为中积攒起来的经验等等。

在当代社会，特别是相对富裕的国家，大量品种丰富而可口的高热量食物极大地改变了我们的进食习惯，使我们的进食行为更多地受到内在生理状态之外的外界因素影响，常常造成基础代谢需求之外的过度进食。与食物关联的外界信息的过度感知逐步成为当代社会过度进食的主要诱因之一，进而导致肥胖或与肥胖关联的代谢类疾病。

综上所述，可塑性进食行为和我们当前的进食习惯紧密相关，研究其神经环路及分子机制对解决人类现实的各种进食问题、建立健康的饮食习惯有非常重要的指导意义。实验室目前关注的主要问题有且不限于以下问题：

1. 美味的食物或饮料如何激发大脑产生机体能量代谢需求之外的进食决定？编码的食物可口性信息决定进食量大小的神经机制是什么？食物的可口性信息如何参与进食相关的学习记忆从而决定个体的食物偏好？

2. 食物的奖赏性特性如何转移到相关联的外界信息，譬如食品广告和特殊的社交环境？这些与食物相关联的外界信息如何激发过量进食的产生？

3. 后天习得性进食行为哪些成分具有可逆性？其可逆性的神经环路和分子机制是什么？

二、内在能量状态对其它认知行为的影响

大脑中的感觉运动转换并不是一个简单的光流过程。感觉信息转换为合适的运动输出，除了依赖特定的感觉信息输入，同样也依赖于生物体的内部状态(internal states)。生物体内部状态包括生物体的内在生理状态和学习记忆相关的内部参考，其中前者又能对后者起调控作用。广泛认为，生物体的生理状态对个体的多样性行为输出设定了行为标准，但同时它也能改变内部参考的性质或通过其它途径调控大脑中的感觉运动转换。因此，生物体内部状态是决定生物体面对相同的感觉输入时产生多样化行为的基础，也是行为灵活性的主要原因之一。而内在能量状态作为最基础的生物体内态之一，对学习记忆相关内参、感觉运动转换中的信息转换都起着重要的调控或导向作用。

尽管近些年我们对内在能量状态所激发的本能摄食行为调控有着详细的研究，但对于内在能量状态对其它认知行为的影响却知之甚少。譬如，饥饿或饥渴如何参与设置感觉运动转换过程中的神经学动力 (neural dynamics)、从而直接改变行为输出的？饥饿或饥渴如何影响学习或记忆过程、从而间接导致面对相同外界输入时产生多样性行为？以小鼠为模型动物，我们关注内在能量状态在行为多样性中所扮演的角色，集中研究它对其它认知行为的调控机制。我们的具体问题有：

1. 饥饿状态是如何改变我们的味觉感知的？其中作用的分子或神经环路模型是什么?

2. 能量富余或缺乏状态如何分别影响短期和长期记忆？其可能的神经环路或分子机制是什么？什么是最有利于学习记忆的能量状态？学习的时候是该吃饱一点还是少吃一点好？

实验室将结合空间转录组学、神经动力学、环路示踪、系统性行为学等方法，从分子、细胞、神经环路三个层次对上述问题进行系统性地研究。

2012    清北联合中心特等博士后奖金

2011    北京生命科学研究所优秀研究生奖学金

1. Gong R*, Ding C*, Hu J*, Lu Y, Liu F, Mann E, Xu F, Cohen MB, Luo M. Role for the Membrane Receptor Guanylyl Cyclase-C in Attention Deficiency and Hyperactive Behavior. Science, 2011, 333, 1642-1646 (* equal contribution).

2. Betley JN, Xu S, Cao ZFH, Gong R, Magnus CJ, Yu Y, Sternson SM. Neurons for hunger and thirst transmit a negative-valence teaching signal. Nature, 2015 May 14; 521(7551):180-185.

3. Gong R, Xu S, Hermundstad AM, Yu Y, Sternson SM. Hindbrain double-negative feedback mediates palatability-guided food and water consumption. Cell, 2020 September 17; 182, 1-17.