曹鵬

1996-2000 北京大學生命科學學院 理學學士

2000-2005 中國科學院生物物理研究所 理學博士

2005-2008美國貝勒醫學院分子生理及生物物理系 博士后

2008-2012 美國斯坦福大學醫學院/霍華德休斯醫學研究所 助理研究員

2012-2016 中國科學院生物物理研究所 研究員，博士生導師

2016-至今 北京生命科學研究所 研究員，博士生導師

腦功能和腦疾病的神經環路基礎

人類在發育、成熟和衰老的進程中，不斷受到各類腦疾病的困擾。我們以小鼠和獼猴為動物模型，針對腦疾病的生物學機制，從多個角度開展系統的研究。除使用常規手段（例如光遺傳學和電生理記錄）外，我們還開發新型囊泡分子工具，以刻畫神經環路聯結，並對神經環路的活動進行實時監測和精細操控。我們致力於發現新的神經環路，揭示其工作原理，並探索它們在腦疾病干預策略中的應用。

1. 發現引發“戰鬥-逃跑”反應的關鍵神經環路

“戰鬥-逃跑”反應是指人和動物在面臨生存威脅時表現出的應激性生理反應，幫助個體更有力地戰鬥或逃跑，以增加生存概率。《水滸傳》中的武松打虎便是這一過程的生動範例。在某些人群中，過度或反覆的“戰鬥-逃跑”反應引發一類稱為創傷后壓力應激障礙（PTSD）的疾病。要揭示一類疾病的發病機制，往往需要從源頭入手分析。解析引發“戰鬥-逃跑”反應的關鍵神經環路可能是深入分析PTSD發病機理的突破口。最近，我們在這個方向上取得了進展（Shang et al., 2015,Science）。我們應用光遺傳學等多種技術手段，在小鼠視覺中樞上丘中鑒定出一條以小清蛋白為生物標記物的興奮性神經環路。該環路直接檢測視野中逐漸迫近的視覺目標，並把這些預警信息間接傳送給恐懼中樞杏仁核。直接刺激該神經環路，可以特異地引發強烈的“戰鬥-逃跑”反應。反覆刺激該神經環路，動物出現類似PTSD的核心癥狀。這些結果為進一步深入研究PTSD的發病機理奠定了重要基礎。

2. 發現嗅覺學習記憶的關鍵突觸及分子機制

學習記憶是人類的高級認知功能，這一功能隨著人的衰老而不斷下降。在探明學習記憶能力為何因衰老而下降之前，首先要解析學習記憶的關鍵生物學機制。我們最近在這個問題上取得了一些進展（Liu et al., 2017,Neuron）。我們應用分子遺傳學和膜片鉗電生理技術，發現小鼠的社交學習記憶依賴於嗅覺神經元釋放的類胰島素生長因子（IGF1）。這種生長因子可以誘發嗅覺神經元的突觸可塑性（synaptic plasticity），並參與了嗅覺記憶的形成和維持。傳統觀點認為，記憶的形成和維持發生在海馬和大腦皮層；我們這一研究則指出，記憶的形成可能最早發生在感覺信息加工的階段。因為嗅覺障礙被認為是衰老和衰老相關疾病的早期徵兆，所以這一研究為理解學習記憶能力為何因衰老而下降提供了重要的線索。

Zhihui Liu, Zijun Chen, Congping Shang, Fei Yan, Yingchao Shi, Jiajing Zhang, Baole Qu, Hailin Han, Yanying Wang, Dapeng Li, Thomas Südhof,Peng Cao, IGF1-dependent synaptic plasticity of mitral cells in olfactory memory during social learning.Neuron95: 106–122 (2017)

Congping Shang, Zhihui Liu, Zijun Chen, Yingchao Shi, Qian Wang, Su Liu, Dapeng Li,Peng Cao, A parvalbumin-positive excitatory visual pathway to trigger fear responses in mice.Science348 (6242):1472-77(2015)

Peng Cao,Xiaofei Yang, Thomas Südhof, Complexin Activates Exocytosis of Distinct Secretory Vesicles Controlled by Different Synaptotagmins.Journal of Neuroscience33(4): 1714-27 (2013)

P徠eng Cao,Anton Maximov, Thomas Südhof, Activity-dependent IGF1 exocytosis is controlled by the Ca2+-sensor synaptotagmin 10.Cell145(2): 300–11 (2011)

Yan Yang,Peng Cao,Yang Yang, Shu-Rong Wang, Corollary discharge circuits for saccadic modulation of the pigeon visual system.Nature Neuroscience11: 595–602 (2008)

Peng Cao,Yong Gu, Shu-Rong Wang, Visual neurons in the pigeon brain encode the acceleration of stimulus motion.Journal of Neuroscience24: 7690–7698 (2004)

Xiaofei Yang,Peng Cao, Thomas Südhof, Deconstructing complexin function in activating and clamping Ca2+-triggered exocytosis by comparing knockout and knockdown phenotypes.PNAS110(51): 20777-82 (2013)

Zhiping Pang, Wei Xu,Peng Cao, Thomas Südhof, Calmodulin suppresses synaptotagmin-2 transcription in cortical neurons.Journal of Biological Chemistry285(44): 33930-9 (2010)

Zhiping Pang,Peng Cao, Wei Xu, Thomas Südhof, Calmodulin controls synaptic strength via presynaptic activation of calmodulin kinase II.The Journal of Neuroscience30(11): 4132-42 (2010)

Daoying Hu,Peng Cao, Edda Thiels, Charleen Chu, Gangyi Wu, Tim Oury, Eric Klann, Hippocampal long-term potentiation, memory, and longevity in mice that overexpress mitochondrial superoxide dismutase.Neurobiology of Learning and Memory87(3): 372-84 (2007)

Peng Cao, Yan Yang, Yang Yang, Shu-Rong Wang, Differential modulation of thalamic neurons by optokinetic nuclei in the pigeon.Brain Research1069(1): 159-65 (2006)

Quan Xiao,Peng Cao, Yong Gu, Shu-Rong Wang, Visual responses of neurons in the pretectal nucleus lentiformis mesencephali to moving patterns within and beyond receptive fields in pigeons.Brain Behavior and Evolution57(2): 80-6 (2001)

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