为了解析情感和记忆神经环路信息处理和信息编码特征，定量、精确描述神经环路的动态系统参数与行为和功能之间的关系，我们建立了光遗传技术研发、应用、服务平台，揭示了节律神经振荡神经表达机制以及在恐惧形成和记忆过程中传递规律以及皮层下神经环路神经表达机制及恐惧记忆形成的神经表达机制。此研究将为揭示情感和记忆相关神经回路特征以及神经精神疾病神经回路层面的发生、干预机制，进而研发新的治疗策略和治疗靶点奠定理论基础，故具有重要的科学、临床、社会和经济意义。

   在方法学层面，我们自行研发了基于光遗传学神经调控的神经环路解析技术和装置：
  （1）光感基因载体病毒技术：我们制备出近百种病毒载体，病毒滴度和纯度均能够满足实验要求，并已共享给国内数十家实验室，推动了光遗传技术在国内的普及。
  （2）光电极阵列加工及界面修饰技术：我们已从原先的单电极发展到多电极、电极阵列、步进式电极阵列、多脑区电极阵列，在此基础上还可以配装光纤成为可以同步进行光刺激和电生理记录的光电极阵列。此外，我们还对电极本身进行了化学修饰，提高其生物相容性和信号采集的性噪比。相关论文发表在Biomaterials（Lu Y, et al., 2012）和Journal of Neuroscience Methods（Zhong C, et al., 2014）等期刊上。
  （3）光刺激装置研发和应用：我们开发了适用于各种体外培养细胞或组织的光刺激装置，整合各种理化参数监测手段，可用以研究被光遗传改造过的细胞在不同刺激参数下的细胞离子通道特性、细胞内神经递质分泌、细胞内外神经电活动、乃至神经网络功能连接的变化。相关研究论文发表在了Cell Death and Disease（Yang F, et al., 2013）和Gila（Tu J, et al., 2014）等期刊上。
  （4）目前已经申请国家发明专利82件（其中已经授权56件）。借助于目前搭建的光遗传平台，我们已经向先导课题组内外的多家实验室提供了技术支持。从2012年至2016年，共举办了五届"全国光遗传技术培训班"为来自境内外的300多家（次）实验室的500人（次）进行了技术培训，积极推动了光遗传相关技术的广泛应用。

   以上述技术和装置为基础，我们对感觉与情绪相关的神经环路的结构功能和编码机制，以及解析两者之间的交互作用关系进行了深入的研究，主要贡献包括：本能恐惧环路解析：我们发现上丘中层存在着可以响应基于视觉的本能恐惧刺激信息的神经元，并且介导本能恐惧反应的产生。我们明确了杏仁核的激活是产生光刺激上丘导致的防御性冻结反应的必要条件。证实了从上丘中层，过后外侧丘脑到达外侧杏仁核的途径，构成了皮层下处理本能恐惧的通路，并且这条通路非常特异性的调控本能防御的冻结行为。该研究成果发表在Nature Communications上（Wei PF, et al.,2015）。