連正章 終身特聘教授(生科院院長)
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- 履歷表 : Cheng-Chang Lien CV
德國 弗來堡大學 醫學博士 – 1998~2003
台灣 中國醫藥大學 醫學系 – 1990~1997
國立陽明交通大學生命科學院 院長 – 2020/11/2迄今
國立陽明交通大學神經科學研究所 特聘教授 – 2021/2/1迄今
國立陽明交通大學神經科學研究所 教授 – 2021/2/1迄今
國立陽明大學神經科學研究所 特聘教授 – 2017/8/1~2021/1/31
國立陽明大學神經科學研究所 所長 – 2017/1/1~2021/8/31
德國柏林醫科大學 客座教授 – 2015年~2019年
國立陽明大學神經科學研究所 教授 – 2015/8/1~2021/1/31
國立陽明大學神經科學研究所 副教授 – 2011/2/1~2015/7/31
國立陽明大學神經科學研究所 助理教授 – 2006/7/4~2011/1/31
加州大學柏克萊分校分子暨細胞生物所 博士後研究員 – 2004/1/26~2006/7/31
德國弗萊堡大學生理學研究所 博士後研究員 – 2003/4/1~2004/2/28
台大醫院神經部 住院醫師 – 1997/7/1~1998/6/30
永久免接受評估教師 – 2020/02
陽明大學教師學術卓越獎勵 – 2017-2019; 2015-2016; 2013-2014; 2011-2012
科技部105年度傑出研究獎 – 2016
德國洪堡基金會資深學者研究獎助 – 2016/04/01獲獎
國家衛生研究院頒獎表揚執行整合性醫藥衛生科技計畫經費補助3次(含)以上 – 2016
第11屆永信李天德醫藥科技獎-青年醫藥科技獎 – 2015/12/21獲獎
柏林醫科大學神經治療(NeuroCure)訪問學者獎 – 2015/10/01獲獎
德國學術交流總署 (DAAD) 海德堡大學訪問學者研究獎 – 2012
德國學術交流總署 (DAAD) 獎學金獲獎人 – 1998-2003
學生網路教學評估優良教師 – 110年度第一學期,109年度第一學期,108年度第一學期,106年度第一學期,105年度第二學期,104年度第一學期,103年度第一學期,101年度第一學期,100年度第一學期,98年度第二學期,98年度第一學期,96年度第二學期
我的實驗室主要在瞭解健康與疾病中之大腦迴路及行為相關問題。最近幾年我們對於情緒與認知功能下的神經迴路機制特別有興趣。我們專注於大腦邊緣系統中的兩個關鍵腦區—海馬迴與杏仁核。為探討大腦神經迴路與行為的因果關係,我們結合光遺傳學或化學遺傳學的技術與可以偵測神經活性的方法,例如:在自由活動下的小鼠的電生理或鈣離子影像記錄。我們也利用光遺傳學輔助迴路定位法在離體腦片或活體腦來解析神經迴路輸入與輸出的結構。過去十年來,我們聚焦γ-胺基丁酸神經元(GABAergic)於神經網路及認知的功能。
一、研究方向
近五年研究成果簡述:
二、近十年研究現況
1.海馬神經網路的研究
不正常的 γ-胺基丁酸 (GABA) 神經訊息傳遞與許多腦部疾病相關,最常見的疾病包括癲癇、自閉症、思覺失調症與情感障礙等。哺乳類動物腦中的 GABA 中間神經元擁有多樣化的特性,這樣的特性卻使得研究者卻步,因為這意味著若想要全然地瞭解腦功能,必定要先清楚研究各種中間神經元的分子與細胞層級活動。過去十年間,本實驗室的研究專注於瞭解神經系統中 GABA 中間神經元的多樣性功能,其中我與我的同事們發現且仔細研究「不同亞型的 GABA 中間神經元其不同的特殊性質與功能」,這些研究成果對於正處於快速發展階段的中間神經元多樣性研究具有重要的貢獻。首先我們指出在高頻動作電位中間神經元中,無失活性電位控制型鉀離子通道 Kv3 亞型能在動力學上調節高頻率動作電位的產生 (發表於Lien et al., J Physiology, 2002; Lien and Jonas, J Neuroscience, 2003)。另外,我們發現在海馬中間神經元中,大麻素神經傳遞訊息可使電位控制型鉀離子通道 Kv3 亞型快速失活 (發表於Oliver*, Lien* et al., 2004; Science; *equal contribution)。除此之外,根據我們的研究結果得知,在一類特定的 GABA 突觸中,突觸前的 N-甲基-D-天門冬胺酸 (NMDA) 受體能促使突觸後訊號產生長期抑制作用 (發表於Lien et al., Nature Neuroscience, 2006)。
近五年,本實驗室的研究專注於瞭解神經系統中 GABA 神經元的多樣性功能。我們發現抑制性神經傳遞質 GABA 在成熟的齒狀迴中具有分流式抑制效果 (shunting inhibition),且依據 GABA 神經活動精確的發生時間與地點,GABA 在突觸訊號整合過程中時而扮演抑制性角色、又時而扮演興奮性角色 (Chiang et al., J Neuroscience, 2012; Rank: top 10% in NEUROSCIENCES)。最近,我們研究發現海馬齒狀迴中的細胞體投射型與樹突投射型 GABA 神經元具有完全相異卻互補的突觸功能,此發現證實皮質神經網絡中獨特的神經訊號計算功能可經由不同亞型的中間神經元執行,也就是各類中間神經元具有各自分工並影響訊息傳遞的特性 (發表於Liu et al., J Neuroscience, 2014; Rank: top 10% in NEUROSCIENCES)。
最近我們發展光遺傳學 (optogenetics) 技術,此技術是把對特定光波敏感的離子通道或離子運輸蛋白利用遺傳學的方法表現在特定神經細胞的細胞膜上面,以特定光源來開啟光波敏感的離子通道或離子運輸蛋白,進而達到激發或抑制此一特定神經細胞,進而探討神經迴路與行為之相關性。我們最近結合電生理與光遺傳學試圖去定位海馬齒狀回內的抑制性迴路是否受特定外來興奮性路徑的活化。根據初步的研究結果,我們發現不同類的齒狀迴 GABA 神經元會被不同的興奮性神經輸入路徑所活化。總結來說,我們發現若是不同群體的齒狀迴 GABA 神經元被不同興奮性路徑活化,代表各類 GABA 神經元在齒狀迴訊息運算中提供不盡相同的功能。在此計畫中,我們將主要研究中穿路徑與聯合路徑對各類抑制神經元的影響與調控,研究成果即將發表在 Cerebral Cortex (Hsu et al., 2015; Rank: top 10% in NEUROSCIENCES)。
承續先前的一系列研究,我們更進一步研究從内嗅皮質傳遞至海馬迴的訊息是如何被抑制性迴路所調節的。齒狀迴是内嗅皮質神經元投射其軸突至海馬迴的第一個訊息傳遞站,並在此與稱作顆粒細胞的主要神經元及抑制性的伽馬胺基丁酸中間神經元形成突觸。由於顆粒細胞接受來自各類 GABA 神經元強而有力的抑制作用,因此活化閾值較高且具有零星興奮的特性。動物在進行快速的模式分離與空間探索行為時,需將大量且重疊性高的皮質訊息轉換成可分離的代表性訊息,此時零星興奮的特性便提供一大助力。由於齒狀迴中的各類 GABA 神經元與被内嗅皮質所活化的顆粒細胞之間的興奮性關係尚不清楚,我們最近結合光遺傳學技術檢視影響顆粒細胞活性的抑制性來源及其迴路特性,並藉著瞭解抑制性來源如何調節神經元的功能,研究成果目前正在投稿中。
總結來說,我過去近五年的研究成果已為 GABA 神經元的多樣性功能研究寫下重要的一頁。此一系列的研究成果已受到國際社會的肯定,Gordon Research Conference (GRC) 主辦單位於今年八月主辦2015 inhibition in the CNS 的會議邀請我就《抑制性突觸與迴路Inhibitory Synapses and Circuits》主題給一場演講,我目前也擔任 Frontiers in Cellular Neuroscience (SCI 4.2), Scientific Reports (SCI 5.57), Matters (new journal) 的Review Editorial Board Members。
2.酸敏感性離子通道與恐懼記憶的研究
酸敏感性離子通道與哺乳類動物的學習和記憶有關。此基因的單核苷酸多態性 (Single Nucleotide Polymorphism,簡稱SNP) 與人類的恐慌症有高度相關性。早期的研究認為酸敏感性離子通道基因剔除鼠有空間記憶與恐懼學習的缺陷,但從分子與細胞以至於網路的機制都不甚清楚。於 2010 年我們第一個利用高解析度單細胞基因分析與單細胞離子通道功能紀錄,報導酸敏感性離子通道於海馬迴神經網路的基因與功能性表現。我們發現不同類型的 GABA 神經元具有相異極大的酸敏感性離子通道表現,並且其門控特性與組成亞型也十分不同。因為酸敏感性通道的缺失與癲癇有密切相關,我們推斷酸敏感性離子通道於不同類型之 GABA 神經元的表現極有可能與不同 GABA 神經元在正常與異常神經網絡中的功能與貢獻度有所關聯 (Weng et al., J Neuroscience, 2010; Rank: top 10% in NEUROSCIENCES)。此篇研究隨即於隔年被 Nature protocol (Citri et al., 2011) 給引用。為了探討此特定基因缺失所造成的功能性改變,我們與台大基因轉殖鼠核心實驗室合作生產了酸敏感性離子通道的條件式基因剔除鼠。我們發現,酸敏感性離子通道基因剔除鼠的恐懼學習(情境式恐懼記憶與線索制約誘發恐懼記憶)有明顯缺陷,但是空間記憶卻是正常的,進一步我們發現酸敏感性離子通道基因剔除鼠的海馬迴長期突觸可塑性是正常的。我們的發現推翻了過去長期認為酸敏感性離子通道在空間記憶與突觸可塑性中扮演必要角色 (J Neurosci; Wu et al., 2013; Rank: top 10% in NEUROSCIENCES)。我們將此一系列的研究成果陸續發表了兩篇研究論文在神經科學領域內排名 Top 8% 的論文 Journal of Neuroscience。
最近,我們利用酸敏感性離子通道基因剃除鼠研究恐懼學習於杏仁核神經迴路與突觸的角色。杏仁核做為恐懼迴路中樞,是由多種類型的神經元所形成的複雜網路。但是對於酸敏感離子通道在杏仁核各類神經元的表現與功能了解甚少。利用細胞核鉗制技術與快速液體交換系統,我們精準測量酸敏感離子通道在各類神經元中的功能性表現量與離子通道特性。值得一提的,我們發現小鼠杏仁核中只有接受輸入訊息的第一站(基側核)與輸出訊息的最後一站 (中央內側核) 表現了大量的酸敏感離子通道。我們利用酸敏感離子通道基因剔除鼠,更進一步發現基因剔除鼠中皮質至基側核或基側核至中央內側核突觸的長期增益效應都會受損。並且發現長期增益效應在剔除鼠中受損的程度與酸敏感離子通道在後突觸神經元的表現量有正相關。相對於基側核,中央內側核主要是 GABA 神經元,利用 Cre/loxP 系統在的 GABA 神經元中剔除酸敏感離子通道基因,發現只有基側核至中央內側核突觸的長期增益效應會受損而皮質至基側核突觸不會。因為中央基側核是恐懼迴路輸出訊息最重要的核區,行為實驗也發現這種小鼠的恐懼學習會受損,代表依賴酸敏感離子通道的長期增益效應在杏仁核內傳至中央內側核突觸與在皮質輸入至基側核突觸在恐懼學習記憶都扮演了極為關鍵的角色,研究成果將發表在 MULTIDISCIPLINARY SCIENCES 領域排名 Top 10% 的論文 Scientific Reports。
專長與開設課程:
一、神經生理學課程簡介 [Link]
二、神經模擬課程介紹 [Link]
助理及博士後研究員 | ||||
施曉婷 (行政助理) |
威漢
(博士後研究員) |
劉子楊 (碩士研究助理) |
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博士生 | ||||
林昱伶 (博九) |
周則明
(博七) |
吳哲瑋
(博三) |
王雅慧
(博三) |
周友芳
(博二) |
賈克柏
(博二) |
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碩士生 | ||||
黃卉玟 (碩三) |
李育叡
(碩二) |
劉亞恬
(碩一) |
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大學生 |
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博士後研究員 | ||||
翁儒韻 (2010 博士後) |
劉于超
(2014 博士後) |
侯文賢
(2017 博士後) |
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博士班 | ||||
翁儒韻 (2010 博班畢) |
劉于超
(2014 博班畢) |
許至緯
(2014 博休學) |
簡大鈞
(2015 博休學) |
江柏翰 (2015 博班畢) |
許璨庭 (2015 博班畢) |
李政達
(2015 博班畢) |
侯文賢
(2016 博班畢) |
陳建錞
(2017 博休學) |
王凱誼
(2022 博班畢) |
伊木夏
(2022 博班畢) |
張簡鴻伶
(2022 博休學) |
楊筑森
(2022 博休學) |
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碩士班 | ||||
葉韋均 (2009 碩班畢) |
朱國彰
(2009 碩班畢) |
廖健瑋
(2009 碩班畢) |
林晏竹
(2010 碩班畢) |
吳僕射
(2012碩班畢) |
郭子維 (2012 碩班畢) |
詹筑方
(2012 碩班畢) |
郭寧
(2014 碩班畢) |
陳亭伃
(2014 碩班畢) |
陳玠汝
(2015 碩班畢) |
顏廷耘
(2014 碩班畢) |
高敏華
(2016 碩班畢) |
黃慧怡
(2018 碩班畢) |
衛昱廷
(2018 碩班畢) |
葉家維 (2020 碩班畢) |
邱莉雯
(2020 碩班畢) |
楊筑森
(2021 碩班畢) |
王思敏
(2022 碩休學) |
國內 | ||
曹美玲 特聘教授
國立陽交通明大學 神經科學研究所 |
李怡萱 教授
國立陽明交通大學 生理學科暨研究所 |
鄭菡若 副教授
國立陽明交通大學 腦科學研究所 |
鄭仁坤 資深主治醫師
馬偕醫學院醫學系部定教授/麻醉學科主任 |
黃昱尹 醫師
振興醫療財團法人振興醫院麻醉部 一般麻醉科主任 |
陳儀莊 特聘研究員
中央研究院 生物醫學科學研究所 |
陳志成 研究員兼副所長
中央研究院 生物醫學科學研究所 |
程淮榮 特聘研究員兼所長
中央研究院 分子生物研究所 |
黃佩欣 副教授兼專任主治醫師
臺大醫學院 病理學科暨研究所 |
國際 | ||
Imre Vida 博士
德國夏綠蒂柏林醫學大學 神經解剖學研究所 |
Gábor Tamás 博士
匈牙利塞格德大學 生理學系 |
Hannah Monyer 博士
德國海德堡大學 臨床神經生物學系 |
Marco Capogna 博士
丹麥奧胡斯大學 生物醫學系 |
Francesco Ferraguti 博士
奧地利因斯布魯克醫學大學 藥理學系 |
Chou-Long Huang 博士
美國愛荷華大學Carver醫學院 內科學 |
Kazutoshi Nakazawa 博士
美國阿拉巴馬大學伯明翰分校 神經生物學系 |
(影片) 實驗室簡介
(影片) 實驗室生活
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教學及研究本著希望啟發及培育下一代神經科學人才,
將來對了解人類心理狀態、行為的根源及治療神經系統
的疾病有所貢獻。