司光伟 / 博士 研究员 博士生导师
中国科学院生物物理研究所，认知科学与心理健康全国重点实验室，研究组长
简历
2004 - 2008 吉林大学物理学院，物理学学士
2008 - 2013 北京大学定量生物学中心，凝聚态物理学博士
2013 - 2020 哈佛大学物理系及脑科学中心，博士后
2020 - 至今 中国科学院生物物理研究所，研究员，博士生导师
2023 - 至今 中国科学院大学，岗位教师
社会任职
2024 - 至今 eLife 杂志编委
2024 - 至今 中国认知科学学会化学感知分会秘书长
承担项目情况
1. 国家自然科学基金委面上项目：果蝇幼虫中枢嗅觉神经编码的结构与演化（32171006，2022-2025），主持
2. 国家自然科学基金委重大项目：果蝇幼虫的运动控制机制与仿生智能机器人（T2293720，2023-2027），项目骨干
3. 中国科学院国际伙伴计划：解析嗅觉感知与学习的神经计算基础（080GJHZ2022036FN，2023-2025），主持
大脑的核心特征在于其通过多样化的神经元组建成复杂网络，用以处理信息并调控行为。我们实验室聚焦于探索生物神经系统在网络层面的定量规律。当前研究主要集中以下三个方向：
1. 神经编码
神经系统通过神经元群体活动对信息进行表征和加工。受内外部环境制约，生物神经编码展现出独特且普遍的性质。我们通过研究果蝇嗅觉神经编码的形成、变换及发育，从统计性质、动力学和神经计算等多个角度探索生物神经编码的基本规律，并将这些发现应用于类脑算法和仿生系统的开发。
2. 环路组装
神经网络结构在很大程度上决定了神经系统的性质和功能，其形成受到发育进程、物理限制与神经活动等多因素共同作用。我们通过分析线虫与果蝇的神经连接组，追踪其网络发育与演化的过程，从多尺度视角揭示结构形成的关键机制，并建立神经环路组装的动态模型。
3. 运动控制
运动控制是神经系统最核心的输出功能之一，行为是信息处理对环境产生反馈的最终形式。运动行为的复杂性源于神经系统、身体结构与外部环境之间的相互作用。我们综合运用生物力学、控制理论、神经科学与虚拟现实技术，研究果蝇的运动控制机制，旨在揭示生物运动控制的基本原理，为仿生机器人设计提供理论基础与新思路。
1. Liang X*, Ding Y, Yuan Z, Han Y, Zhou Y, Jiang J, Xie Z, Fei P, Sun Y, Jia P, Gu G, Zhong Z, Chen F*, Si G*, Gong Z*. "Mechanics of soft-body rolling motion without external torque" Phys. Rev. Lett. 134.19 (2025): 198401 (* co-corresponding author).
Also see the FOCUS article 'Insect Larvae Inspire Rolling Robots' in Physics 18 (2025): 104.
2. Wu Y, Zhang R, Li D, Qi K, Chai Y, Shen C, Si G*, Wen Q*. "Whole Brain Imaging of Larval Zebrafish during Rheotaxis" Progress in Biochemistry and Biophysics 49.9 (2022): 1731-1740 (* co-corresponding author).
3. Eschbach C*, Fushiki A, Winding, M, Afonso B, Andrade I, Cocanougher B, Eichler K, Gepner R, Si G, Valdes-Aleman J, Fetter R, Gershow M, Jefferis G, Samuel A, Truman J, Cardona A*, Zlatic M*. "Circuits for integrating learned and innate valences in the insect brain" Elife 10 (2021): e62567 (* co-corresponding author).
4. Si G#, Kanwal J#, Hu Y, Tabone C, Baron J, Berck M, Vignoud G, Samuel A. "Structured odorant response patterns across a complete olfactory receptor neuron population" Neuron 101.5 (2019): 950-962 (# co-first author).
Also see the Previews article "Order in Odors: A Power Law Structures the Encoding of Stimulus Identity and Intensity" in Neuron 101.5 (2019): 768-770.
5. Zhang X, Si G, Dong Y, Chen K, Ouyang Q, Luo C*, Tu Y*. "Escape band in Escherichia coli chemotaxis in opposing attractant and nutrient gradients" Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 116.6 (2019): 2253-2258 (* co-corresponding author).
6. He L, Si G, Huang J, Samuel A, Perrimon N. "Mechanical regulation of stem cell differentiation through stretch-activated Piezo channel" Nature 555.7496 (2018): 103.
7. Li Z, Cai Q, Zhang X, Si G, Ouyang Q, Luo C*, Tu Y*. "Barrier crossing in Escherichia coli chemotaxis" Phys. Rev. Lett. 118.9 (2017): 098101 (* co-corresponding author).
Also see the SYNOPSIS article 'Racing Bacteria' in Physics.
8. Berck M, Khandelwal A, Claus L, Hernandez-Nunez L, Si G, Tabone C, Li F, Truman J, Fetter R, Louis M*, Samuel ADT*, Cardona A*. "The wiring diagram of a glomerular olfactory system." eLife 5 (2016): e14859 (* co-corresponding author).
9. Hernandez-Nunez L, Belina J, Klein M, Si G, Claus L, Carlson JR, Samuel ADT. "Reverse-correlation analysis of navigation dynamics in Drosophila larva using optogenetics." eLife 4 (2015): e06225.
10. Si G, Tang M, Yang X. "A pathway-based mean-field model for E. coli chemotaxis: mathematical derivation and its hyperbolic and parabolic limits." Multiscale Modeling & Simulation 12.2 (2014): 907-926.
11. Bi S, Yu D, Si G, Luo C, Li T, Ouyang Q, Jakovljevic V, Sourjik V, Tu Y*, Lai L*. "Discovery of novel chemoeffectors and rational design of Escherichia coli chemoreceptor specificity." Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 110.42 (2013): 16814-16819 (* co-corresponding author).
12. Si G, Wu T, Ouyang Q*, Tu Y*. "Pathway-based mean-field model for Escherichia coli chemotaxis." Phys. Rev. Lett. 109.4 (2012): 048101 (*co-corresponding author).
13. Zhu X#, Si G#, Deng N, Ouyang Q, Wu T, He Z, Jiang L, Luo C*, Tu Y*. "Frequency-dependent Escherichia coli chemotaxis behavior." Phys. Rev. Lett. 108.12 (2012): 128101 (# co-first author, * co-corresponding author).
14. Si G, Yang W, Bi S, Luo C*, Ouyang Q*. "A parallel diffusion-based microfluidic device for bacterial chemotaxis analysis." Lab Chip, 12.7 (2012) :1389-1394 (* co-corresponding author).
15. Si G, Zhu X, Kang Y, Luo C*, Ouyang Q*, Chen Y. "Diffusion-based concentration control in microcavities during long time period by programmed syringe pumps". Microelectronic Engineering, 87.5-8 (2010): 793 - 797 (* co-corresponding author).
（资料来源：司光伟研究员，2025-07-07）
在职职工
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常畅助理研究员。北京大学生物物理学博士，哈佛大学Philippe Cluzel实验室博士后。研究方向：计算神经生物学、生物信息学。 -
张仁昌助理研究员。中国科学院理化技术研究所流体机械及工程学博士。研究方向：微流控、光学、神经生物学技术。 -
陈凯悦助理研究员，北京大学凝聚态物理学博士。研究方向：仿生人工嗅觉传感技术、受体的分子识别机制。 -
叶琛工程师、实验室助理、在职博士研究生。北京工业大学生物化学与分子生物学硕士。研究方向：嗅觉受体编码与调控。
在学学生
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李维汉博士研究生，本科毕业于中国矿业大学（北京）数学学院信息与计算科学专业。研究方向：嗅觉中枢神经表征的发育。 -
杨瑞初博士研究生，本科毕业于东北农业大学理科基地班生命科学专业。研究方向：中间神经元神经环路的机制。 -
李月白博士研究生，本科毕业于中国科学技术大学生命科学学院。研究方向：学习的神经动力学。 -
陈叶无霜博士研究生，本科毕业位于武汉大学物理学院。研究方向：连线经济学、连接组分析技术、突触可塑性与无监督学习。 -
吴宇斌博士研究生，本科毕业于四川大学，硕士毕业于中国科学技术大学生命学院。研究方向：趋流行为的神经机制。 -
陈诗瀚博士研究生，本科毕业于南开大学生物伯苓班。研究方向：神经环路发育，微观连接组，定量行为学。 -
纪潇航博士研究生，本科毕业于武汉大学弘毅学堂物理班。研究方向：计算神经科学。 -
黄欣硕士研究生。本科毕业于华中科技大学物理学院，辅修计算机与科学技术。研究方向：运动神经控制，虚拟动物。
指导学生
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指导学生情况：
张权山，2024南京大学实习本科生。去向：Duke University神经科学博士研究生。
林子凯，2023华中科技大学实习本科生。去向：中国科学院神经科学研究所博士生。
杜俊利，2021中山大学实习本科生。去向：University of Wisconsin-Madison神经科学博士研究生。
徐有涵，2021中国科学技术大学实习本科生。去向：香港中文大学生物物理学博士研究生。
付佳鑫，2021 Imperial College London实习本科生。去向：University College London硕士研究生，Cambridge University神经科学博士研究生。
团队风采
