王同飞实验室采用多学科交叉的研究手段剖析下丘脑的神经环路。我们日常使用的研究方法包括膜片钳电生理、显微实时成像、光遗传学、化学遗传学、神经跨突触示踪、单细胞测序、质谱、和动物行为分析等。我们还自主开发了一些新技术来助力我们的研究：

顺向跨突触示踪

大脑通过相互连接的神经元来控制动物的生理活动和行为。描绘神经元之间的突触连接结构，对理解神经网络内信号转导的原理至关重要。跨突触示踪工具是实现这一目的的有力武器。目前逆向示踪病毒工具在神经环路研究中应用广泛，相反顺向追踪工具的选择却很有限。我们开发了一种顺向跨突触示踪工具，名为 WTR，能够将重组酶（Cre或Flpo)从特定种类的起始神经元递送到其下游细胞。依赖重组酶表达的载荷——如钙信号探针GCaMP7s 或光遗传学受体ChR2——在突触后表达，使得下游神经元能够被标记、记录、或操控。这一工具将有助于对神经回路的结构和功能进行系统性研究。

单细胞转录组测序

大脑中神经元的异质性是神经科学研究所面临的主要挑战之一。自从单细胞测序问世以来，其在神经科学中的应用越来越广。这种技术可以协助对神经元进行细致的分类，进而结合遗传学手段更加特异性的研究特定种类的神经元的功能。单细胞转录组测序方法很多，主要分为基于液滴的建库策略（如10x Genomics)与基于多孔板的建库策略（如Smart-seq)两个流派。本实验室对 SMART-seq3 流程进行了专门优化，建立了一套高质量、低成本的建库测序方案。该流程构建的文库平均每个细胞（成熟神经元）可以探测到超过 10,000 个基因，并且是全长转录组；而成本只有不到2元/细胞。利用自动化移液工作站，整个流程可以方便的支撑中等通量（几千个细胞）的研究项目。这种方法可以成为研究神经环路的有力工具。