大脑结构复杂，组织精密，负责各种高级认知功能。大脑功能异常会引起多种认知障碍类疾病。因此，探究大脑的工作机制、 解决认知障碍类疾病对人类造成的困扰、开发大脑认知功能，是脑科学面临的重大挑战。2023年，冰球突破生命学院分子医学与生物治疗重点实验室庆宏和全贞贞课题组连续在国际期刊Translational Psychiatry和Current Biology 上发表学术研究论文解析大脑认知功能的神经环路调控机制。

在自然界，动物应对危险环境时，需要将不同感官刺激（图像，气味，声音等）与危险信号关联起来并进行区分，以便于快速作出反应和更好的适应自然。如果个体无法将感官刺激与危险信号关联所形成的记忆进行区分，或者是区分出现混淆，会导致对危险信号的过度泛化，进而出现创伤后应激障碍。听觉是主要的感官刺激之一，但听觉恐惧记忆区分的神经回路尚未清楚。2023年03月，该课题组在 Translational Psychiatry  (一区top)杂志上发表题为“ACx-projecting cholinergic neurons in the NB influence the BLA ensembles to modulate the discrimination of auditory fear memory”的研究论文。这项工作揭示了NB^ACh-ACx-BLA神经环路在DAFM的调节中起着关键作用：NB-ACx的胆碱能信号投射通过N型乙酰胆碱受体调节ACx对不同声音响应的神经元群的活动性，进而影响BLA神经元的再激活而调控听觉恐惧记忆的区分。实验还发现nAChR激动剂尼古丁可以恢复因抑制NB^ACh-ACx投射而下降的区分能力。因此，在特定的轴突末端对尼古丁胆碱能信号的操纵可能为治疗与某些神经生物学疾病相关的区分性恐惧记忆缺陷提供新的治疗思路。

在自然界，人和哺乳类动物具有亲社会行为表现，这是一种符合社会希望并对行为者本身无明显好处，而行为者却自觉自愿给行为的受体带来利益的一类行为。社会性行为损伤会引起多种精神疾病包括社交焦虑症、自闭症谱系障碍、抑郁症和精神分裂症等等。而亲社会行为作为一种积极的社会行为，其发生机制尤其欠缺。2023年09月，该课题组在 Current Biology  (一区top)杂志上发表题为“Mediodorsal thalamus-projecting anterior cingulate cortex neurons modulate harm avoidance to others in mice”的研究论文。这个工作中，他们设计了一个偏好压杆切换任务并发现小鼠通过转换压杆来减少同类受伤的行为，这种伤害回避行为受到先前经历和社会接触等因素的调控，但不受性别和熟悉程度的影响。通过单细胞记录和神经轨迹/解码分析，他们证明了小鼠前扣带皮层(ACC)神经元的动态变化与伤害回避行为同步。此外，通过光遗传学技术发现，ACC到丘脑中背侧(MDL)这一神经投射调节伤害回避行为。这一研究揭示了ACC-MDL神经投射调节亲社会行为以避免对同类的伤害，并可能为亲社会行为功能障碍的神经精神疾病的治疗提供线索。

项目受到科技部科技创新2030-“-脑科学与类脑研究”重大计划的青年科学家项目（编号：STI2030-Major Projects 2022ZD02068000）、国家自然科学基金委面上项目（编号：92049102, 32070954）、北京市科技创新计划项目（编号：20220484083）及北京市自然科学基金委面上项目（编号：7222113）等的资助。