摘要：神经环路（neural circuits）是神经科学研究的核心领域之一，涉及神经元之间的连接、信息处理机制及其在行为、认知和疾病中的作用。近年来，随着技术手段的突破和跨学科研究的深入，该领域的研究热点和未来趋势主要集中在以下几个方面：

引言（来源于DeepSeek）

神经环路（neural circuits）是神经科学研究的核心领域之一，涉及神经元之间的连接、信息处理机制及其在行为、认知和疾病中的作用。近年来，随着技术手段的突破和跨学科研究的深入，该领域的研究热点和未来趋势主要集中在以下几个方面：

一、当前研究热点

1. 技术驱动的研究方法革新

- 光遗传学（Optogenetics）与化学遗传学（Chemogenetics）：精准操控特定神经元或环路的活动，解析其在行为中的功能。

- 高分辨率成像技术：如双光子显微镜、超分辨率显微镜和透明脑技术（CLARITY），实现环路结构的可视化。

- 单细胞测序与空间转录组学：揭示神经元分子特征与环路功能的关联。

- 神经电生理记录：多通道记录（如Neuropixels）结合机器学习，解析大规模神经群体动态。

2. 环路解析与功能解码

- 感觉与运动环路：研究视觉、听觉、触觉等感觉输入如何通过环路整合为行为输出（如决策、运动控制）。

- 情感与动机环路：聚焦边缘系统（如杏仁核、伏隔核）在焦虑、抑郁、成瘾中的作用。

- 记忆与学习环路：海马-皮层环路、基底神经节的可塑性机制。

- 睡眠-觉醒环路：下丘脑、脑干核团调控昼夜节律的机制。

3. 疾病相关的环路异常

- 神经退行性疾病：阿尔茨海默病中默认模式网络（DMN）的异常，帕金森病的基底神经节环路紊乱。

- 精神疾病：抑郁症的前额叶-边缘系统失调，精神分裂症的突触修剪异常。

- 癫痫与疼痛：异常同步化放电环路和慢性疼痛的中枢敏化机制。

4. 多模态整合与跨物种研究

- 跨脑区环路：研究不同脑区（如皮层-丘脑-小脑）如何协同工作。

- 跨物种比较：从小鼠、果蝇到非人灵长类，探索环路功能的保守性与特异性。

- 虚拟现实（VR）与行为范式：模拟自然场景下的环路动态。

5. 计算建模与人工智能

- 人工神经网络与生物环路的交叉：借鉴生物环路设计更高效的AI算法。

- 动态系统建模：预测环路在信息编码、决策和记忆中的动力学特性。

二、未来趋势

1. 技术突破推动更精细的解析

- 开发更高时空分辨率的成像与记录技术（如全脑钙成像、纳米级电极）。

- 结合基因编辑（如CRISPR）和环路操控，实现因果性研究。

2. 系统神经科学与分子生物学的融合

- 揭示基因、表观遗传和突触可塑性如何共同塑造环路功能。

- 研究胶质细胞（如星形胶质细胞）在环路调控中的作用。

3. 动态环路的实时解析与干预

- 闭环反馈系统（Closed-loop systems）：实时监测并调控异常环路（如用于癫痫治疗）。

- 光遗传学与药理学的联合干预策略。

4. 转化医学与精准神经调控

- 脑机接口（BCI）：利用环路解码技术实现运动或语言功能重建。

- 神经调控疗法：深部脑刺激（DBS）、经颅磁刺激（TMS）针对特定环路优化疗效。

- 基因治疗与环路修复：靶向递送载体修复退行性疾病的环路连接。

5. 跨尺度与跨学科整合

- 从分子、细胞到整体行为的多尺度研究框架。

- 与物理学、工程学、计算机科学合作开发新型工具（如量子传感、类脑芯片）。

6. 伦理与神经技术的社会影响

- 神经环路操控技术的伦理边界（如增强认知或情感）。

- 数据隐私与脑机接口的安全性问题。

三、挑战与机遇

- 技术瓶颈：全脑尺度的高分辨率记录仍存在算力和数据处理难题。

- 复杂性：神经环路的冗余性和代偿机制导致单一干预可能无效。

- 个体差异：环路的异质性要求个性化医疗策略。

随着技术的进步和跨学科合作深化，神经环路研究将不仅揭示大脑工作原理，还为神经疾病治疗、人工智能和类脑计算提供革命性思路。

四、国际顶尖学术研究机构

1.美国

- 艾伦脑科学研究所（Allen Institute for Brain Science）

- 研究方向：通过大规模数据驱动的方法绘制全脑神经环路图谱，开发开放数据库（如Allen Brain Atlas）。

- 特色：整合基因组学、连接组学和单细胞测序技术，推动神经环路的结构与功能解析。

- 霍华德·休斯医学研究所（HHMI）珍妮利亚研究园区（Janelia Research Campus）

- 研究方向：高分辨率神经成像技术（如双光子显微镜）、果蝇和小鼠神经环路功能研究。

- 特色：跨学科团队开发新型工具（如基因编码钙指示剂GCaMP），解析行为与神经活动的关系。

- 冷泉港实验室（Cold Spring Harbor Laboratory）

- 研究方向：神经环路的发育、可塑性及疾病模型（如自闭症、精神分裂症）。

- 特色：利用光遗传学、电生理和计算模型揭示环路异常机制。

- 麻省理工学院麦戈文脑研究所（MIT McGovern Institute）

- 研究方向：认知神经科学、决策与记忆的环路机制。

- 特色：结合人工智能与神经科学，开发新型神经调控技术。

2.欧洲

- 马克斯·普朗克神经生物学研究所（Max Planck Institute of Neurobiology, 德国）

- 研究方向：视觉系统神经环路、突触可塑性和神经信息处理。

- 特色：利用斑马鱼和小鼠模型进行活体成像研究。

- 英国医学研究理事会分子生物学实验室（MRC LMB, 剑桥）

- 研究方向：神经环路的分子机制与结构生物学。

- 特色：冷冻电镜技术解析突触蛋白结构，揭示神经信号传递机制。

- 法国巴斯德研究所（Institut Pasteur）

- 研究方向：神经退行性疾病的环路病理学（如阿尔茨海默病）。

- 特色：结合病毒示踪技术与行为学分析，追踪病理扩散路径。

- 欧盟人脑计划（Human Brain Project, HBP）

- 研究方向：通过超级计算机模拟全脑神经环路（如Blue Brain Project）。

- 争议：曾因管理问题受质疑，但仍推动了神经信息学工具的开发。

3.亚洲

- 日本理化学研究所脑科学中心（RIKEN CBS）

- 研究方向：灵长类动物（如猕猴）高级认知功能的神经环路。

- 技术优势：结合fMRI、电生理和深度学习分析。

- 中国科学院神经科学研究所（ION, 中国上海）

- 研究方向：非人灵长类自闭症模型、视觉环路的计算机制。

- 突破：世界首例体细胞克隆猴，推动疾病模型研究。

- 新加坡神经技术研究所（SINAPSE）

- 研究方向：脑机接口、神经环路的动态编码与调控。

- 合作网络：与MIT、斯坦福等机构联合开发新型神经技术。

4.其他重要机构

- Salk生物研究所（美国）：神经环路与代谢调控的交叉研究。

- 斯坦福大学Bio-X计划：光遗传学发源地，聚焦神经环路精准调控。

- 以色列魏茨曼科学研究所：嗅觉神经环路的计算模型研究。

- 澳大利亚昆士兰脑研究所（QBI）：突触传递与学习记忆的环路机制。

五、国际合作与资源平台

- BRAIN倡议（美国）：资助神经环路图谱绘制与工具开发（如NIH BRAIN Initiative）。

- 国际脑图谱协作联盟（International Brain Initiative）：协调全球脑计划数据共享。

- 神经信息学数据库：Neurodata（美国）、EBRAINS（欧盟）、Brain/MINDS（日本）。

六.研究方向热点

- 跨物种神经环路比较（如果蝇、小鼠、猕猴）。

- 全脑尺度神经活动记录技术（如Neuropixels探针、微型显微镜）。

- 神经环路与人工智能的交叉（如类脑计算、脉冲神经网络）。

- 神经精神疾病的环路调控疗法（如深部脑刺激、闭环DBS）。

七.建议关注

- 期刊：*Nature Neuroscience*、*Neuron*、*Cell Reports*。

- 会议：神经科学学会（SfN）、冷泉港神经环路会议。

- 合作途径：通过Global Brain Consortium或跨国联合实验室参与项目。

大数据分析

检索数据库：Medline

检索工具：文献鸟/PubMed

检索时间：2025-05-15

检索词：Neural circuit

1.论文概况

近年来，国际上已经发表了40307篇Medline收录的神经环路研究相关文章，其中，2021年发文650篇，2022年发文2413篇，2023年发文2594篇，2024年发文2903篇，2025年最新发文1418篇。对其收录的最新文章进行大数据分析，使用DeepSeek进一步了解神经环路的研究热点与未来趋势。

2.神经环路研究领域活跃的学术机构

中国复旦大学发文89篇，美国哥伦比亚大学发文88篇，美国加州大学发文72篇，中国浙江大学发文71篇，美国斯坦福大学发文67篇。

神经环路研究领域发文活跃的医院: 美国麻省总医院发文27篇，中国华西医院 (23篇)，中国华中科技大学同济医学院附属同济医院 (18篇)，美国得克萨斯大学西南医学中心 (17篇)，中国科学技术大学附属第一医院 (15篇)。

3.神经环路研究领域作者发文较多的期刊

从发文来看，发表神经环路研究领域文章数量较多的期刊有bioRxiv (IF=0)、Front Neural Circuits (IF=3.4)、Nat Commun (IF=14.7)、Elife (IF=6.4)、J Neurosci (IF=4.4) 等。

4. 神经环路研究领域活跃的学者及其关系网

神经环路领域活跃的专家：美国加州大学的Xu, Xiangmin；美国加州大学的Komiyama, Takaki；美国纽约大学的Lin, Dayu；英国伦敦大学学院的Hofer, Sonja B；美国斯坦福大学的Pașca, Sergiu P等在该研究领域较为活跃。还有更多优秀的研究者，限于篇幅，无法一一列出。

本数据分析的局限性：

A. 本报告为“文献鸟”分析工具基于PubMed数据库，仅以设定检索词的检索结果，在限定的时间和文献数量范围内得出，并由此进行的可视化报告。

B. “文献鸟”分析工具的大数据分析目的是展示该领域近期研究的概况，仅为学术交流用；无任何排名意义。

C. “文献鸟”分析工具的大数据分析中的关于活跃单位、作者等结果的统计排列，只统计第一作者的论文所在单位的论文数量；即，论文检索下载后，每篇论文只保留第一作者的单位，然后统计每个单位的论文数。当同一单位有不同拼写时，PubMed会按照两个不同单位处理。同理作者排列，只统计第一作者和最后一位作者署名发表的论文数。如果作者的名字有不同拼写时，会被PubMed检索平台会按照不同作者处理。

D. 本文结论完全出自“文献鸟”分析工具，因受检索词、检索数据库收录文献范围和检索时间的局限性，不代表本刊的观点，其中数据内容很可能存在不够精确，也请各位专家多多指正。

来源：中国神经再生研究杂志