课题组以果蝇为模式生物，围绕一个核心问题：神经系统如何在复杂多变的环境中高效提取、调控并利用感觉信息，以指导恰当行为。我们重点研究嗅觉系统初级处理阶段的神经机制，以及神经调质如何动态调控感觉神经元活性，进而影响下游环路与行为。我们希望理解有限神经元资源如何高效应对复杂气味世界的检测、编码与决策，尤其关注为何果蝇这样神经元远少于哺乳动物的简单系统，仍能实现高度灵活的信息处理。感觉输入层的细微调控即可深刻影响后续环路与行为，因此我们聚焦“输入端计算”，以揭示神经系统高效运作的基本原则，并为数据科学中的信息处理策略提供启示。研究结合遗传学、电生理、钙成像、行为分析和电子显微镜等技术，涵盖分子、细胞到环路层面。

我们的研究阐明了塑造外周嗅觉信息处理的两种基本机制：神经调质和缝隙连接（ephaptic coupling）。

首先，我们发现果蝇嗅觉受体神经元（ORNs）的嗅觉反应受复杂的、状态依赖性的调控。我们发现多种生理情境 （包括性别、年龄、社会隔离、交配状态、膳食营养和昼夜节律信息） 能够调节与求偶和交配行为相关的ORN活性。在机制上，我们发现DEG/ENaC家族的Pickpocket 25（PPK25）通道作为一个钙激活的转导通道，在雄性果蝇中选择性放大离子型嗅觉受体下游的嗅觉信号。其在促求偶ORN中的性别二态性表达受特定的FruM亚型调控。此外，在雌性果蝇中，我们发现保幼激素（juvenile hormone）使已交配雌性的Or47b ORNs反应脱敏，从而增强配偶选择性和提高雌性生殖适应性。

其次，我们将果蝇嗅觉系统建立为一个可进行遗传操作的模型，用于研究缝隙连接——即同一感觉毛（sensillum）内ORN之间的直接电通信。我们证明了这种非突触的回路相互作用在多种感觉毛类型中广泛存在。通过将超微结构电镜形态测量数据与电生理和行为学分析相结合，我们进一步表明，ORN之间的形态大小差异是其功能不对称性的基础。而这种不对称性反过来驱动了果蝇对特定比例气味混合物的最稳健的行为反应。重要的是，我们提供了证据表明，仅凭缝隙连接本身就足以调节果蝇对气味混合物的行为反应。

综上所述，我们的研究揭示了复杂的嗅觉处理始于外周，通过神经调质和电信号缝隙连接两种方式共同实现，这为理解神经元间通讯的基本原理提供了见解，并可能推广至其他感觉系统。

2016 Faculty Mentorship Award, Division of Biological Sciences, UCSD

2015 Ray Thomas Edwards Foundation Career Award

2015 Hellman Fellowship

2013 AChemS ECRO Fellowship, Association for Chemoreception Sciences  

2006 Phi Beta Kappa Society, Johns Hopkins University

2006 Young Investigator Award, Johns Hopkins University School of Medicine

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