軸突連結、海馬迴與老化

我們致力於研究神經軸突連結如何形成（axon guidance）。此領域探索所有與大腦神經細胞連結與連結後修飾的所有細節；從早期發育到個體成熟，終其一生，迴路的連結不斷變化。 在成年的哺乳類大腦，海馬迴齒狀迴（hippocampal dentate gyrus）內的下顆粒層區域（subgranular zone）始終保留神經新生（neurogenesis）的能力。 在成年時才新生的神經細胞會被整合進已發育成熟的神經迴路，參與學習與記憶的功能。許多研究顯示，如果海馬迴神經新生功能異常，將造成阿茲海默失智症、憂鬱、癲癇以及老化相關的認知功能退化。

我們研究團隊的目標是釐清在大腦老化過程中，海馬迴神經細胞新生能力退化的原因，以及老化如何改變海馬迴新生神經細胞的軸突連結。 如同已成熟的齒狀迴顆粒細胞（granule cell），成年時才新生的顆粒細胞也會接受來自貫通纖維（perforant pathway）的軸突輸入訊息，再由顆粒細胞軸突聚集成的苔狀纖維（mossy fiber pathway），將訊息送到成熟CA3 錐狀細胞 (pyramidal cell) 的近端樹突。 我們與其他研究團隊都發現，在剛成年的個體，新生顆粒細胞生成的苔狀纖維，其軸突末端（膨體（bouton））要在CA3 錐狀細胞上的巨大棘突（thorny excrescences）形成突觸（synapse）需為期 8週。 成年新生苔狀纖維膨體形成突觸有兩種形式： 1）從無到有的突觸生成（de novo synaptogenesis）；2）漸進式地侵入已有的突觸，取代原有的膨體。但其中的發育機制還不明瞭。

我們結合小鼠基因學、共軛焦顯微影像、電子顯微影像及分子陣列層析成像（array tomography-based molecular phenotyping）等技術，勾勒出成年新生的海馬迴顆粒細胞隨年齡的改變過程，並解開老年時新生的顆粒細胞如何產生，以致整合進原有的神經網絡。

• Education
• Achievements & Honors
• Selected publications
• Lab members

• PDF, 1997-2002, University of California San Francisco Stanford University, USA
• Ph.D., 1995, Harvard University, USA
• MD, 1989, College of Medicine, National Taiwan University

• NACADA Region 9 Excellence in Advising Award (2016)
• UC Davis Academic Advising Award (2015)
• Faculty Service Award, Neuroscience Graduate Group, UC Davis (2012)
• Klingenstein Fellowship Award (2004)
• Alfred P. Sloan Research Fellow (2004)
• Whitehall Foundation Grant Award (2003)
• Howard Hughes Medical Institute Physician Postdoctoral Fellowship(1997-2002)
• Pharmacia Biotech & Science Prize for Young Scientists in Molecular Biology, Regional winner from North America (1996)

1. Liu, W.-W., Chen, S.-Y., Cheng, C.-H., Cheng, H.-J., Huang, P.-H. (2014) Blm-s, a BH3-only protein enriched in postmitotic immature neurons, is transcriptionally upregulated by p53 during DNA damage. Cell Reports 9: 166-179.
2. Failor, S., Chapman, B., Cheng, H.-J. (2015) Retinal waves regulate afferent terminal targeting in the early visual pathway. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 112: E2957-E2966.
3. Davis, Z. W., Chapman, B., Cheng, H.-J. (2015) Increasing spontaneous retinal activity before eye opening accelerates the development of geniculate receptive fields. J. Neurosci. 35:14612-14623.
4. Chen, S.-Y., Ho, C.-T., Liu, W.-W., Lucanic, M., Shih, H.- M., Huang, P.-H., Cheng, H.-J. (2018) Regulation of axon repulsion by MAX-1 SUMOylation and AP-3. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115: E8236-E8245.
5. Murray, K. D., Liu, X.-B., King, A. N., Luu, J., Cheng, H.-J. (2020) Age-related changes in synaptic plasticity associated with mossy fiber terminal integration during adult neurogenesis. eNeuro 7(3): ENEURO.0030-20.