يسر مجلس إدارة صندوق McKnight Endowment للعلوم العصبية أن يعلن أنه اختار ستة من علماء الأعصاب للحصول على جائزة الباحث العلمي لعام 2019 من McKnight.
تُمنح جوائز الباحث العلمي في McKnight للعلماء الشباب الذين هم في المراحل المبكرة من إنشاء معاملهم المستقلة ومهنهم البحثية والذين أظهروا التزامًا بعلم الأعصاب. يقول كيلسي سي مارتين ، دكتوراه في الطب ، رئيس لجنة الجوائز وعميد كلية ديفيد جيفن للطب "إن بحث الفائزين بجوائز ماكنايت سكول هذا العام يجسد التقدم المذهل الذي تم إحرازه في طليعة علم الأعصاب". في جامعة كاليفورنيا منذ تقديم الجائزة في عام 1977 ، مولت هذه الجائزة المرموقة للوظيفة المبكرة أكثر من 235 محققًا مبتكرًا وحفزت المئات من الاكتشافات المتقدمة.
يقول مارتن: "يتناول علماء هذا العام بيولوجيا الدماغ عبر مستويات متعددة من التحليل في مجموعة متنوعة من الكائنات الحية النموذجية". "من خلال حل التركيب الجزيئي للبروتينات ، وتوضيح بيولوجيا الخلية لخلايا الدماغ وتشريح الدوائر العصبية الكامنة وراء السلوكيات المعقدة ، فإن اكتشافاتهم تعد بتقديم رؤى ليس فقط في وظائف المخ الطبيعية ولكن أيضًا في أسباب اضطرابات الدماغ والعلاجات المحتملة لها. . نيابة عن اللجنة بأكملها ، أود أن أشكر جميع المتقدمين لجوائز McKnight الدراسية لهذا العام على منحتهم المتميزة وتفانيهم في علم الأعصاب. "
سيتلقى كل من الحاصلين على جائزة McKnight Scholar الستة التالية 75000 دولار سنويًا لمدة ثلاث سنوات. هم انهم:
| جاييتا باسو ، دكتوراه كلية الطب بجامعة نيويورك نيويورك، نيويورك |
التشكيل الحسي القشري لنشاط الحصين والتمثيل المكاني - التحقيق في كيفية عمل مدخلات مختلفة من مناطق دماغية مختلفة تتعلق بالفضاء والحواس معًا لتكوين ذكريات التجارب. |
| خوان دو ، دكتوراه معهد فان أندل للبحوث ، غراند رابيدز ، MI |
آلية تنظيم مستقبلات حساسة للحرارة في الجهاز العصبي - البحث في كيفية عمل مستقبلات حساسة للحرارة مختلفة في الخلايا العصبية وكيف تؤثر على ردود الفعل على الحرارة الخارجية والبرد ودرجة حرارة الجسم الداخلية. |
| مارك هارنيت ، دكتوراه معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كامبريدج ، ماساتشوستس |
اضطراب التقسيم الشجيري لتقييم الحسابات القشرية العصبية المنفردة - دراسة كيف تساهم التشعبات ، وهي هياكل الإدخال التي تشبه الهوائي للخلايا العصبية ، في حساب الشبكات العصبية. |
| ويزي هونغ ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس لوس أنجلوس، كاليفورنيا |
آليات الدارة العصبية لسلوك الأم - بحث في دور دارات الدماغ في السيطرة على السلوكيات الاجتماعية ، وخاصة الوظائف ثنائية الشكل الجنسي لدارات الدماغ هذه والتغيرات التي تعتمد على الخبرة. |
| راشيل روبرتس-غالبريث ، دكتوراه جامعة جورجيا أثينا ، جورجيا |
تجديد الجهاز العصبي المركزي في Planarians - دراسة لتجديد الجهاز العصبي المركزي في أنواع ملحوظة من الدودة المسطّحة ، والتي يمكن أن تعيد نمو كامل نظامها العصبي تمامًا بعد أي إصابة تقريبًا. |
| شيجيكي واتانابي ، دكتوراه جامعة جونز هوبكنز بالتيمور ، ماريلاند |
رؤى ميكانيكية في إعادة عرض الغشاء عند المشابك - التحقيق في الطريقة التي تعيد بها الخلايا العصبية إعادة تشكيل أغشيةها داخل أجزاء من الثانية من أجل الانتقال المتشابك ، وهو أمر مهم للسرعة التي يعمل بها الجهاز العصبي. |
كان هناك 54 من المتقدمين لجوائز McKnight Scholar للعام الحالي ، يمثلون أفضل كلية علوم عصبية شابة في البلاد. أعضاء هيئة التدريس الشباب مؤهلون فقط للحصول على الجائزة خلال السنوات الأربع الأولى في وظيفة أعضاء هيئة التدريس بدوام كامل. بالإضافة إلى مارتن ، شملت لجنة اختيار الجوائز العلمية درة أنجيلاكي ، دكتوراه ، جامعة نيويورك. جوردون فيشيل ، دكتوراه ، جامعة هارفارد ؛ لورين فرانك ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ؛ مارك جولدمان ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ؛ ريتشارد موني ، دكتوراه ، كلية الطب بجامعة ديوك ؛ أميتا سيغال ، دكتوراه ، كلية الطب بجامعة بنسلفانيا ؛ ومايكل شادلن ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، جامعة كولومبيا.
ستكون طلبات الحصول على جوائز العام المقبل متوفرة في سبتمبر ومن المقرر أن تبدأ في أوائل يناير 2020. لمزيد من المعلومات حول برامج جوائز McKnight لعلم الأعصاب ، يرجى زيارة موقع صندوق الوقف الإلكتروني على https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience
حول صندوق McKnight Endowment للعلوم العصبية
صندوق McKnight Endowment for Neuroscience هو منظمة مستقلة تمولها فقط مؤسسة McKnight في مينيابوليس ، مينيسوتا ويقودها مجلس من علماء الأعصاب البارزين من جميع أنحاء البلاد. دعمت مؤسسة McKnight أبحاث العلوم العصبية منذ عام 1977. أنشأت المؤسسة صندوق الوقف في عام 1986 لتنفيذ واحدة من نوايا مؤسس وليام L. McKnight (1887-1979). أحد القادة الأوائل لشركة 3M ، كان لديه اهتمام شخصي بأمراض الذاكرة والدماغ وأراد أن يستخدم جزءًا من ميراثه للمساعدة في العثور على علاجات. يقدم صندوق الهبات ثلاثة أنواع من الجوائز كل عام. بالإضافة إلى جوائز McKnight Scholar ، فهي جوائز McKnight للابتكارات التكنولوجية في مجال العلوم العصبية ، حيث توفر الأموال الأساسية لتطوير الاختراعات التقنية لتعزيز أبحاث الدماغ ؛ وجوائز McKnight للذاكرة والاضطرابات المعرفية ، للعلماء الذين يعملون لتطبيق المعرفة التي تحققت من خلال البحوث الأساسية لاضطرابات الدماغ البشرية التي تؤثر على الذاكرة أو الإدراك.
2019 جوائز McKnight Scholar
جاييتا باسو ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، معهد العلوم العصبية ،
كلية الطب بجامعة نيويورك ، نيويورك ، نيويورك
التشكيل الحسي القشري للنشاط الحصين والتمثيل المكاني
يمكن للعقل تخزين الكثير من المعلومات في الذاكرة ، بما في ذلك مكان حدوثها وتحت أي سياق حسي مثل المعالم السياحية أو الأصوات أو الروائح أو المكافآت أو العقوبات. بالضبط كيف ترتبط تلك الأجزاء المختلفة من المعلومات بتكوين ذكريات عرضية ، وكيف يمكن أن نتذكر هذه الذكريات على الفور من العظة في المستقبل هو أساس بحث الدكتور باسو. على وجه الخصوص ، ستحقق الدكتورة باسو وفريقها من العلاقة بين القشرة المخية الأنفية والحصين في تكوين ذكريات حول الأماكن.
يقدم جزأان من القشرة الدماغية الأنفية مدخلات مختلفة. تشترك القشرة الدماغية الأنفية الوسطى (MEC) في المعلومات المكانية مثل الاتجاه والمسافة والاتجاه ، بينما توفر القشرة الخلفية الأنفية الداخلية (LEC) معلومات سياقية من الحواس ، بما في ذلك الرائحة والصوت والجدة والأشياء. يتم تسليم المدخلات من كلاهما إلى الحصين وتساعد على تكوين ذكريات حاسمة للأماكن المخزنة في مجموعات محددة من "خلايا الأماكن" في الدماغ ، مثل مكان العثور على الطعام ، أو المناطق التي يجب تجنبها بسبب وجود الحيوانات المفترسة. من الأهمية بمكان أن تكون ذكريات المكان والخريطة المعرفية للفضاء من ناحية مستقرة في مواجهة التغيرات البيئية مثل الطقس أو الوقت من اليوم ولكن من ناحية أخرى مرنة ، حيث قد يتحرك الغذاء أو الحيوانات المفترسة. لا يُفهم سوى القليل من المعلومات الكافية والضرورية لإنشاء هذه الذكريات وصيانتها وتغييرها ، وخاصة كيف يتم تشكيلها من خلال المعلومات الحسية من LEC بالاقتران مع المعلومات المكانية من MEC.
يهدف الدكتور باسو إلى تعيين الدوائر المعنية بين LEC والخلايا العصبية الحصين محددة. سوف يسجل مختبرها مباشرة الإشارات التي تتلقاها التشعبات الرقيقة للخلايا العصبية عندما يتم إرسال إشارات LEC مع أو بدون إشارات MEC ، وبقوة إشارة مختلفة. ستقوم سلسلة ثانية من التجارب على الفئران باختبار الفرضية القائلة بأن هذه المدخلات LEC تدعم إنشاء ذكريات المكان بينما تعلم العظة الرائحة سوف تؤدي إلى سلوك للبحث عن مكافآت في أماكن متميزة. سيرى الباحثون كيف يؤثر تشغيل أو إيقاف إشارات LEC أثناء التعلم أو أثناء الاستعادة على تنشيط خلايا الأماكن في المخ وسلوك التعلم نفسه. قد يكون هذا البحث ذا صلة في الدراسات المستقبلية لمرض الزهايمر ، اضطراب ما بعد الصدمة وحالات أخرى حيث يتم تنشيط الذاكرة و "مشغلات" السياق.
خوان دو ، دكتوراهأستاذ مساعد ، برنامج البيولوجيا الهيكلية ، مركز السرطان وبيولوجيا الخلايا ، معهد فان أندل للبحوث ، غراند رابيدز ، ميتشيغن
- https://dulab.vai.org/
آلية تنظيم مستقبلات حساسة للحرارة في الجهاز العصبي
عندما يتعلق الأمر بالاستشعار والتفاعل مع التغيرات في درجات الحرارة ، الخارجية والداخلية على حد سواء ، لا يعرف سوى القليل عن الآلية الدقيقة والعملية. مستقبلات القنوات الأيونية على الخلايا العصبية مفتوحة أو قريبة للسماح للإشارات بالمرور ، ويمكن تنشيط هذه القنوات عن طريق المواد الكيميائية أو العمليات الميكانيكية أو درجة الحرارة ، ولكن ما هو بالضبط عن درجة الحرارة التي تجعل القنوات المنشطة للحرارة غير واضحة.
سيقوم الدكتور دو بإجراء مشروع من ثلاثة أجزاء لإلغاء قفل أسرار كيفية تلقي معلومات درجة الحرارة ومعالجتها بواسطة الجهاز العصبي. إنها تنظر إلى ثلاثة مستقبلات معينة ، أحدها يكتشف درجات حرارة باردة وباردة من الخارج ، والآخر يكشف عن الحرارة الخارجية الشديدة ، والآخر يكشف عن درجات الحرارة الدافئة في المخ (لتنظيم درجة حرارة الجسم). وسوف تحدد أولاً شروط تنقية هذه المستقبلات بحيث يمكن استخراجها واستخدامها في التجارب المعملية ولا تزال تعمل بنفس طريقة مستقبلات الجسم.
الهدف الثاني هو معرفة الهياكل الموجودة على المستقبلات التي يتم تنشيطها بواسطة درجة الحرارة وفهم كيفية عملها. وسيشمل ذلك أيضًا تطوير علاجات جديدة يمكنها ربط هذه الهياكل وتنظيمها. ثالثًا ، عندما يتم فهم البنى ، سيتم إجراء تجارب التحقق من الصحة التي يتم فيها تحور المستقبلات لتغيير أو إزالة حساسية درجة الحرارة ، أولاً على الخلايا ، ثم في الفئران ، لمعرفة كيف تؤثر التغييرات في المستقبلات الحساسة للحرارة على السلوك. بمجرد فهم وظيفة هذه المستقبلات وتنظيمها ، يمكن أن تفتح الطريق أمام علاجات لبعض الأمراض العصبية التنكسية ، والظروف المرتبطة بدرجات الحرارة وحتى إدارة الألم ، لأن بعض المجسات الحساسة للحرارة ترتبط بنقل الألم.
مارك هارنيت ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، العلوم الدماغية والإدراكية, معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس
اضطراب التقسيم الشجيري لتقييم الحسابات القشرية العصبية المنفردة
يمكن للمخ معالجة ومعالجة كمية مذهلة من المعلومات بسبب الطريقة التي يتم بها ربط الخلايا العصبية معًا. ومع ذلك ، لا يزال هناك الكثير مما يجب تعلمه حول كيفية عمل الخلايا العصبية نفسها. يبحث الدكتور هارنيت عن دور التشعبات - الهياكل الشبيهة بالأشجار التي تمتد من الخلايا العصبية حيث يتم تلقي إشارات من الخلايا العصبية الأخرى - لتحديد ما إذا كانت هذه البنى التحتية نفسها تمنح الخلايا العصبية الفردية القدرة على إجراء عمليات حسابية أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد عمومًا.
الحكمة التقليدية هي أن الخلايا العصبية تأخذ البيانات من الخلايا العصبية الأخرى ، وإذا وصلت البيانات إلى عتبة معينة ، فإن الخلايا العصبية تنطلق وتنقل المعلومات. يقوم الدكتور هارنيت بالتحقيق في كيفية قيام التشعبات نفسها بتصفية أو تعزيز الإشارات. بعض الفروع أقرب إلى سوما (الجزء الناتج من الخلايا العصبية) عن غيرها ، لذلك فإن الفرع الذي يستقبل إشارة قد يؤثر على تأثير الإشارة. أيضًا ، يبدو أن بعض فروع التشعبات سلكية للبحث عن أنواع معينة من الإشارات وتضخيمها - على سبيل المثال ، قد يتخصص أحد الفروع في تمرير الإشارات للمنبهات البصرية سريعة الحركة وعالية التباين ، ولكن ليس منبهات أخرى.
يبحث الدكتور هارنيت في التشعبات في النظام البصري باستخدام أدوات كهربائية وبصرية دقيقة ، لقياس كيفية انتقال الإشارات إلى أسفل فروع التغصنات ، وقياس كيفية تغيير تغيير التشعبات في كيفية عمل الخلايا العصبية. ستسمح هذه الاضطرابات للدكتور هارنيت باختبار ما إذا كانت الإشارات المثبطة على فرع معين من التغصنات تغير كيفية استجابة الشبكة العصبية لمحفزات بصرية معينة. إن تعلم أن خلية عصبية واحدة مكونة بشكل أساسي من شبكتها الخاصة من معالجات الإشارات الأصغر ستغير فهمنا لكيفية حساب الدماغ. من بين أمور أخرى ، قد يؤثر هذا على كيفية تطور الذكاء الاصطناعي ، الذي تم تصميمه على شبكات عصبية ، في السنوات القادمة.
ويزي هونغ ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، أقسام الكيمياء البيولوجية وعلم الأعصاب ، جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس ، كاليفورنيا
آليات الدارة العصبية لسلوك الأم
تظهر العديد من السلوكيات الاجتماعية اختلافات جنسية واضحة في مستوياتها وأشكالها وتخضع لتغييرات تعتمد على الخبرة طوال حياة الحيوانات. أحد الأمثلة البارزة هو سلوك الأبوة والأمومة ، وهو سلوك اجتماعي سائد مشترك في جميع أنحاء مملكة الحيوان من اللافقاريات إلى البشر وهو أمر حاسم للبقاء على قيد الحياة. غالبًا ما يختلف سلوك الأبوة والأمومة اختلافًا كبيرًا بين الذكور والإناث ويمكن أن يخضع لتغيرات جذرية مع نضوج الحيوانات وتلدها. ومع ذلك ، فإن دوائر الدماغ الكامنة وراء سلوك الأبوة والأمومة والاختلافات بين الجنسين والحالات الفسيولوجية ليست محددة بشكل جيد.
سيتم التركيز بشكل خاص في عمل الدكتور هونغ على دراسة دور منطقة الدماغ المحفوظة تطوريًا والتي تسمى اللوزة في السيطرة على سلوك الأبوة والأمومة. في حين أن الفئران الإناث عادة ما تنخرط في سلوكيات رعاية الجرو واسعة النطاق ، فإن الفئران الذكور عادة لا تظهر سلوك الأبوة والأمومة حتى يولد ذريتهم. توفر الفروق بين الجنسين والتحول الفسيولوجي في سلوك الأبوة والأمومة فرصة ممتازة لفهم الآليات العصبية الكامنة وراء العرض ثنائي الشكل الجنسي لسلوك الأبوة والانتقالات التي تعتمد على الحالة الفسيولوجية.
سيحدد البحث مجموعات عصبية محددة محددة جزيئيًا تتوسط في سلوك الأبوة والأمومة. سيقارن البحث أيضًا الدوائر العصبية لدى الذكور والإناث لفهم كيف ينظم النشاط العصبي في هذه الخلايا العصبية سلوك الأبوة والأمومة. سيوفر هذا البحث رؤى أساسية حول الأساس العصبي لسلوك اجتماعي أساسي والمبادئ الأساسية التي تحكم السلوكيات الجنسية ثنائية الشكل. قد تساعد هذه الأفكار أيضًا على تحسين فهمنا لتنظيم السلوكيات الأبوية والاجتماعية في كل من الصحة والمرض.
راشيل روبرتس-غالبريث ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، قسم البيولوجيا الخلوية ، جامعة جورجيا ، أثينا ، جورجيا
تجديد الجهاز العصبي المركزي في Planarians
تطوير الجهاز العصبي المركزي في حيوان هو عملية معقدة بشكل ملحوظ. إن تجديد الجهاز العصبي التالف أكثر تعقيدًا ، لأنه يتطلب تنشيط جميع عمليات التطوير نفسها في منطقة واحدة ولكن ليس في مكان آخر وإعادة تجديد الخلايا العصبية بحيث تعمل كما كانت من قبل. البشر لديهم ضعف قدرة الجهاز العصبي المركزي على التجدد ، وبالتالي فإن تلف المخ أو الحبل الشوكي غالبًا ما يكون لا رجعة فيه. يأمل الدكتور روبرتس غالبريث في فهم المزيد حول كيفية الإصلاح العصبي يستطيع العمل من خلال البحث عن التجديد في planarians ، وهو نوع رائع من الدودة المسطحة التي يمكن أن تعيد نمو كامل نظامها العصبي المركزي (وبقية الجسم) حتى بعد إصابات كبيرة.
من خلال دراسة التجدد العصبي الناجح في العالم الطبيعي ، يأمل الدكتور روبرتس غالبريث في معرفة تفاصيل حول آلية التجدد العصبي ودور الخلايا المختلفة. هدف واحد هو استكشاف ما إذا كانت الخلايا العصبية يمكنها اكتشاف الإصابة والبدء في إصلاح نفسها بنفسها عن طريق إرسال إشارات تؤدي إلى إعادة نمو مباشرة. يفترض الدكتور روبرتس غالبريث أن الخلايا العصبية تؤثر على الخلايا الجذعية المستوية ، والتي يتم تجنيدها لإعادة نمو أجزاء من الجهاز العصبي المركزي (وأجزاء الجسم الأخرى). يعد التحكم الدقيق للخلايا الجذعية أمرًا ضروريًا للتجديد ، حيث يستبدل النباتيون بإخلاص الأنسجة المفقودة ولا يصابون أبدًا بالأورام.
والهدف الآخر هو دراسة دور الخلايا الدبقية ، التي كانت تُعتبر تقليديًا بمثابة غراء الجهاز العصبي ولكن من الواضح أنها تمتلك أدوارًا أكثر أهمية من المعترف بها سابقًا. تشكل الخلايا الدبقية جزءًا كبيرًا من الجهاز العصبي للحيوانات ويجب تجديدها مع الخلايا العصبية ؛ هم أيضا من المرجح أن تعدل تجديد الخلايا العصبية. الأمل هو أن هذا البحث سيوفر مزيدًا من الفهم لكيفية حدوث التجدد في أكثر الحالات نجاحًا ، وربما يُعلم طرقًا جديدة للتفكير حول التجدد العصبي عند البشر.
شيجيكي واتانابي ، دكتوراه ، أستاذ مساعد في علم الأحياء الخلوي وعلوم الأعصاب ، جامعة جونز هوبكنز ، بالتيمور
رؤى ميكانيكية في الغشاء إعادة عرض في نقاط الاشتباك العصبي
إن سرعة الشبكات العصبية السريعة البرق تتيح لنا الشعور بالعالم المحيط بنا وتقييمه والرد عليه. كما أنه يتطلب الخلايا العصبية لتطوير بعض الخصائص الرائعة. في بحثه ، سيقوم الدكتور واتانابي بالتحقيق في واحدة من أكثرها بروزًا - قدرة الخلايا العصبية على إعادة تشكيل أغشيةها على مقياس زمني بالميلي ثانية للاتصال العصبي باستخدام عمليات غير مفهومة تمامًا.
يحتاج الغشاء المحيط بالخلية العصبية إلى التكيف للسماح للنمو العصبي بالنمو والهجرة - والأهم من ذلك - السماح للأغشية الأخرى بالاندماج والانفصال أثناء الاتصال العصبي. في العملية قيد التحقيق ، تندمج "فقاعة" من الغشاء تسمى الحويصلة المشبكية مع الغشاء العصبي ، وبعدها تنتفخ قطعة جديدة من الغشاء بشكل داخلي وتقرص. إن الآلية التي يُعتقد أنها تُستخدم ، وهي عملية التسمم الداخلي بالكلثرين ، ليست سريعة بما يكفي للسماح بإنشاء هذه الحويصلات وإعادة تدويرها وفقًا للجدول الزمني الذي يحدث فيه انتقال التشابك العصبي. اكتشف الدكتور واتانابي آلية جديدة ، وهي فطر داخلي سريع التكرار ، تتولى العملية ، لكن فهم كيفية عملها قد أعيقه صغر حجم المشابك العصبية والسرعة السريعة لهذه العملية.
سيستخدم الدكتور واتانابي تقنية تسمى المجهر الإلكتروني للفلاش والتجميد للبحث في هذه العملية. سيتم تحفيز الخلايا العصبية مع الضوء - الفلاش - ثم سيتم إيقاف العملية بدقة عن طريق تجميد الضغط العالي في فترات زمنية دقيقة من ميكروثانية بعد التحفيز. يمكن بعد ذلك تصور المشابك المجمدة باستخدام مجهر إلكتروني. من خلال التقاط سلسلة من الصور المجمدة على فترات زمنية مختلفة بعد التحفيز ، سيقوم الدكتور واتانابي بإنشاء تصور تفصيلي للعملية وتحديد البروتينات المعنية وماذا يفعلون. لن يعطي هذا فقط فهمًا أفضل لكيفية عمل الخلايا العصبية ، بل سيكون له تداعيات على الأمراض المرتبطة بالانتقال العصبي الخاطئ ، مثل مرض الزهايمر.
