
郭爱克,神经生物学家,中国科学院院士。1965年毕业于前苏联莫斯科大学生物物理学专业,1979年获慕尼黑大学自然科学博士学位。现任中国科学院神经科学研究所高级研究员、博士生导师。郭爱克院士长期从事果蝇学习记忆与抉择的神经生物学研究,是我国果蝇视觉学习记忆领域的开拓者。
郭爱克院士曾主持国家自然科学基金重大项目《神经网络理论模型及应用方法研究》(1990-1993),以及两项信息科学部重点项目《主动视觉及其计算神经科学基础》和《视觉信息的群体动态时空编码和选择性注意机制》。他还担任国家重点基础研究发展规划(973)项目《脑发育和可塑性的基础研究》(2000-2005)的首席科学家。
1993年,郭爱克院士建立了我国第一个果蝇视觉学习记忆实验室,致力于从基因-脑-行为结合的角度,在分子、细胞、回路、网络和行为等多个层次研究果蝇的学习、记忆、注意和抉择机制。果蝇作为模式生物,其基因组已完全解析,易于遗传操作,且行为丰富,已被用于研究遗传、发育、神经退行性疾病、学习记忆和类认知行为,相关研究曾三次获得诺贝尔奖(1933、1946、1995)。
实验室已完成的主要研究包括:
- 确立了果蝇在视觉和嗅觉信息之间的联想式操作条件化学习与记忆;
- 明确了果蝇视觉联想记忆的短时程、中时程、长时程和抗麻醉记忆四个时间动力学阶段,发现长时程记忆形成与巩固依赖蛋白质合成;
- 证明了果蝇脑存在类似注意的状态及其涌现机制,并发现蘑菇体参与注意过程的反差增益调控;
- 开创了果蝇两难抉择研究,通过“颜色/图形”双视觉线索范式,发现果蝇能基于先前记忆和经历权衡利弊,做出趋利避害的抉择;
- 揭示了果蝇类淀粉样前体蛋白(APPL)对神经元形态、兴奋性及学习记忆功能的调控作用;
- 发现长时程多巴胺剥夺会损害果蝇的视觉注意。
当前研究方向包括:
- 发展果蝇两难抉择新范式,结合遗传操作、形态学、神经生物学和定量行为学,研究抉择的分子、细胞和回路机制,并建立神经计算模型;
- 果蝇跨通道(视觉和嗅觉)记忆协同与传递机制,包括记忆协同、外源性注意和记忆传递的时间窗口及脑过程;
- 日节律基因对学习记忆的调控;
- 果蝇抗伤害感受的行为范式及神经机制;
- 利用果蝇模型研究人类神经退行性疾病,特别是帕金森病。
代表性论文:
- Zhang, K., Guo, J., Peng, Y., Xi, W., and Guo, A. (2007) Dopamine-Mushroom Body Circuit Regulates Saliency-Based Decision-Making in Drosophila. Science 316: 1901-1904.
- Peng, Y., Xi, W., Zhang, W., Zhang, K., and Guo, A. (2007) Experience Improves Feature Extraction in Drosophila. J. Neurosci. 27: 5139-5145.
- Xu, S., Cang, C., Liu, X., Peng, Y., Ye, Y., Zhao, Z., and Guo, A. (2006) Thermal nociception in adult Drosophila: behavioral characterization and the role of the painless gene. Genes Brain Behav. 5(8): 602-613.
- Guo, J., and Guo, A. (2005) Crossmodal Interactions Between Olfactory and Visual Learning in Drosophila. Science 309: 307-310.
- Zhou, X., Yuan, C., and Guo, A. (2005) Drosophila Olfactory Response Rhythms Require Clock Genes but Not Pigment Dispersing Factor or Lateral Neurons. J. Biol. Rhythm. 20: 237-244.
- Ye, Y., Xi, W., Peng, Y., Wang, Y., and Guo, A. (2004) Long-term but not short-term blockade of dopamine release in Drosophila impairs orientation during flight in a visual attention paradigm. Eur. J. Neurosci. 20: 1001-1007.
- Tang, S., and Guo, A. (2001) Choice behavior of Drosophila facing contradictory visual cues. Science, 294: 1543-1547.
- Wu, Z., Gong, Z., Feng, C., and Guo, A. (2000) An emergent mechanism of selective visual attention in Drosophila. Biol. Cybern., 82: 61-68.
- Yu, D., Feng, C., and Guo A. (1999) Altered Outward K Currents in Drosophila Larval Neurons of memory Mutants rutabaga and amnesiac. J. Neurobio., 40: 158-171.
- Xia, S., Feng, C., and Guo, A. (1999) Temporary amnesia induced by cold-anasthesia and hypoxia in Drosophila. Physiology & Behavior, 65/4-5: 617-623.
- Xia, S., Feng, C., and Guo, A. (1998) Multiple-phase model of memory consolidation confirmed by behavioral and pharmacological analyses of operant conditioning in Drosophila. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 60: 809-816.
- Liu, L., Wang, X., Xia, S., Feng, C., and Guo, A. (1998) Conditioned Visual flight Orientation in Drosophila melanogaster Abolished by Benzaldehyde. Pharmacology Biochemistry and Behavior, 61: 349-355.
- Guo, A., and Goetz, K. (1997) Association of visual objects and olfactory cues in Drosophila. Learning & Memory, 4: 192-205.
- Xia, S., Liu, L., Feng, C., and Guo, A. (1997) Memory consolidation in Drosophila operant visual learning. Learning & Memory, 4: 205-219.
- Xia, S., Liu, L., Feng, C., and Guo A. (1997) Drug disruption of Short-term memory in Drosophila melanogaster. Pharmacol, Biochemi. & Behav., 58: 727-735.
- Guo, A., Liu, L., Xia, S., Feng, C., Wolf, R., and Heisenberg, M. (1996) Conditioned visual flight orientation in Drosophila: Dependence on Age, Practices and Diet. Learning & Memory., 3: 49-59.