Neural Circuits and Cognition Lab @ NYCU

The goal of our research program is to understand how cognitive functions arise from interactions between cortical and subcortical circuits. Our primary focus is to elucidate how the brain pays attention to important stimuli and enhances the processing of behaviorally relevant information. In particular, our work centers on a neural circuit we identified in recent years: a population of noncholinergic “bursting” neurons in the basal forebrain (BF) that helps the brain select and maintain focus on relevant information. 

Our laboratory combines multiple experimental approaches, including ensemble recordings in behaving rats and mice, along with behavioral analysis, optogenetics, computational modeling, and molecular tools. By uncovering the fundamental logic of BF circuits, we aim to provide new insights into how the brain controls attention and decision making.

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大腦是處理資訊的核心系統，由多種神經元組成龐大且精密的神經迴路，透過快速的電訊號在不同腦區之間傳遞與整合訊息。當代神經科學的重要目標之一，就是理解這些神經迴路如何產生行為與認知功能，並解析其背後的運算原理。為了回答這些問題，我們以大鼠與小鼠為動物模型，結合多通道微電極陣列與行為任務，在動物執行任務的同時直接記錄神經元群體活動，觀察腦內訊號如何隨著注意、學習與決策而動態改變。同時，我們也整合光遺傳學與分子工具，能夠選擇性地操控特定神經元族群，進一步檢驗腦迴路活動與行為表現之間的因果關係。

我們的核心問題聚焦於「注意力」：大腦如何在大量感官輸入中挑出真正重要的資訊、抑制干擾，並放大與當下目標相關的神經處理？這樣的注意力訊號由哪些迴路產生與傳遞？又如何進一步提升感覺處理與決策效率？在近年的研究中，我們在基底前腦發現一群特殊的非膽鹼性神經元，會在動物專注於特定刺激時被明顯動員，並能像「擴大機」一樣增強與目標相關的大腦訊號處理能力。這項發現指出，基底前腦在注意力的神經機轉中可能扮演一個先前未被充分理解、但至關重要的角色。目前我們正系統性地解析這條迴路的運作機制，並期望這些基礎研究能為注意力缺失相關疾病提供更深層的神經機轉理解。

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