恒元物理学讲座（第075期）：大脑神经元网络的结构和功能:从实验到仿真

讲座内容：21世纪被公认为是脑科学的时代，对大脑的学习、记忆和认知等功能进行多层次、多学科综合性研究已经成为当代科学发展的主流方向之一。实验，理论，计算机仿真三者结合已经是必需的研究手段了。近年来世界各国包括中国在内的大型脑研究计划的陆续启动表明了脑科学研究在世界范围内的重要性和迫切性。我们课题组利用膜片钳，化学染色等技术可以精确地测量单个神经元以及神经元间突触连接的电生理特性，及重建神经元的三维形貌特征。本报告主要关注以下三个方面，1）如何准确地对神经元（尤其是抑制性神经元）进行分类？2）利用双膜片钳技术我们研究了一些神经突触连接的电生理特性和形貌特征，以及其对某些药物（比如：腺苷）的反应。3）基于现有实验数据，我们利用计算机仿真，从构建单个神经元和单个神经突触出发，逐步构建皮质柱乃至整个新皮层体感区的神经元网络。通过对比模拟产生的数据和实验上测得的活体病态状态下（比如癫痫）数据，有助于加深对疾病产生机制的了解，以便于研发相应的药品和医疗手段。