1. 神經傳遞中突觸小泡循環的分子控制
人類大腦活動的穩健性依賴於大量神經元之間複雜但極協調的互通。神經元是透過突觸進行通信。當神經受刺激時，其中稱為突觸小泡的微小胞器會進行快速胞吐作用進而釋放其內含物，即化學神經遞質，從而控制所有人類行為。然而，重複的突觸小泡胞吐作用最終將耗盡突觸小泡並破壞突觸前質膜結構。為了克服這種問題，在胞吐作用後，神經元會立即進行突觸小泡內吞作用。網格蛋白(clathrin)介導的內吞作用（clathrin-mediated endocytosis, CME）和活性依賴性大量內吞作用（activity-dependent bulk endocytosis, ADBE）是分別在輕度和強度刺激條件下引發的內吞作用模式。我們已致力於回答以下問題。胞吐作用如何與胞吞作用緊密結合？什麼引發內吞作用？由於CME和ADBE依賴於細胞內Ca2+離子的增加，Ca2+離子來自何處？我們最近的研究說明，一個名為Flower的突觸小泡上的Ca2+離子通道能啟動突觸小泡胞吞作用，也因此可以串聯胞吐作用和內吞作用，這成果已為突觸小泡循環的調節提供了一個突破性的概念。我們將繼續找出調控Flower通道活性與調控它在質膜上分佈的機轉。這些努力將預期增進我們對大腦精確運作的背後，快速且有效率的突觸傳遞是如何被辦到的。
2. 失調的神經傳遞在人類疾病中的致病機轉
人類中樞神經系統藉由大量的神經元彼此連接，建立起復雜的神經迴路系統。這些迴路系統透過激活骨骼肌收縮，驅動複雜但有節奏與協調性的行為，例如步行、跑步和游泳。如果神經迴路系統與肌肉的訊息傳遞發生失調，將會引起嚴重的運動疾病。而相對於人體中其他組織，這些系統需消耗更多的能量以維持正常運作。細胞產能時，活性氧物質會隨之釋放。在老化或神經退化性疾病的情形下，經常會產生過多的活性氧物質(俗稱氧化壓力)，進而影響神經元的功能且降低整個神經系統功能。谷氨酸是主要的興奮性神經傳導物質，控制人類神經系統的大部分活性，因此其釋放和回收的密切平衡是神經系統正常運作的關鍵。過量的谷氨酸累積常見於神經相關疾病中，它會過度的神經系統活化，稱為谷氨酸興奮毒性。值得一提的是，谷氨酸興奮毒性是引發氧化壓力增加的主因之一。然而，科學界至今不清楚氧化壓力究竟如何干擾神經網絡的運作。本實驗室利用果蠅幼蟲的運動神經迴路，作為研究系統來探討這具有挑戰性的問題。果蠅幼蟲可以運用有節奏和協調的爬行運動來覓食，這種行為類似人類的行走、跑步和游泳，受運動神經迴路所控制。果蠅幼蟲的運動神經迴路與人類運動神經迴路相比雖然較為簡單，但具有高度功能保留性。因此非常適合用來研究調控運動神經迴路的機轉。我們發現在谷氨酸興奮性毒性情形下，氧化壓力可以透過運動神經迴路的連結特殊性來促進其自身的生成，並進一步破壞整個運動神經系統功能。未來重點研究方向將是闡明上述機轉是否為老化引起的運動能力衰退以及運動神經元疾病（如漸凍人）發病的重要成因之一，預期此研究成果將可為這些棘手的社會健康問題，提供可行的預防和治療對策。