28 مايو 2020
يسر مجلس إدارة صندوق McKnight Endowment لعلم الأعصاب أن يعلن أنه اختار ستة علماء أعصاب للحصول على جائزة McKnight Scholar 2020.
تُمنح جوائز McKnight Scholar للعلماء الشباب الذين هم في المراحل الأولى من إنشاء مختبراتهم المستقلة ومهنهم البحثية والذين أظهروا التزامًا بعلم الأعصاب. يقول كيلسي مارتن ، رئيس لجنة الجوائز وعميد كلية ديفيد جيفن للطب بجامعة كاليفورنيا ، "إن علماء هذا العام يجسدون قوة علم الأعصاب الحديث لتوضيح بيولوجيا الدماغ والعقل". منذ تقديم الجائزة في عام 1977 ، مولت هذه الجائزة المرموقة في بداية حياتها المهنية أكثر من 240 محققًا مبتكرًا وحفزت مئات الاكتشافات الخارقة.
"من خلال الاستفادة من مجموعة من المناهج المنهجية في الكائنات النموذجية المتنوعة ، يعمل علماء McKnight 2020 على تطوير علم الأعصاب لتفاعلات الأمعاء والدماغ والترابط بين الوالدين والرضع ، وفك رموز المنطق الحسابي للتخطيط الحركي في المخيخ والمنطق التنظيمي الجيني للتثبيط في القشرة ، تحديد وتوصيف قنوات الكلوريد الجديدة في الخلايا العصبية ، واستخدام المناهج القائمة على البنية لتطوير علاجات جديدة تستهدف مستقبلات السيروتونين المحددة ، ”يقول مارتن. "بالنيابة عن اللجنة بأكملها ، أود أن أشكر جميع المتقدمين لجوائز McKnight Scholar لهذا العام على منحة دراسية مبتكرة ومساهماتهم في علم الأعصاب."
سيتلقى كل من الحاصلين على جائزة McKnight Scholar الستة التالية 75000 دولار سنويًا لمدة ثلاث سنوات. هم انهم:
د / ستيفن فلافيل
معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - كامبريدج ، ماساتشوستس
توضيح الآليات الأساسية لإشارة الدماغ - الأمعاء في C. ايليجانس
دراسة كيفية تأثير بكتيريا الأمعاء على نشاط الدماغ وسلوكه.
نوو لي ، دكتوراه
كلية بايلور للطب - هيوستن ، تكساس
حسابات المخيخ أثناء التخطيط الحركي
البحث في العملية التي تنسق بها أجزاء مختلفة من الدماغ ، بما في ذلك المخيخ ، لتخطيط الحركة الجسدية.
دكتوراه لورين أوكونيل
جامعة ستانفورد - ستانفورد ، كاليفورنيا
الأساس العصبي للانجرافات الأبوية في دماغ الطفل
دراسة ما يحدث في أدمغة حيوانات الرضّع أثناء الترابط الأبوي ، وتأثيرات هذه العملية العصبية على اتخاذ القرار والرفاهية في المستقبل في مرحلة البلوغ.
دكتور Zhaozhu Qiu
جامعة جونز هوبكنز - بالتيمور ، دكتوراه
اكتشاف الهوية الجزيئية ووظيفة قنوات كلوريد الرواية في الجهاز العصبي
البحث في الجينات الكامنة وراء قنوات الكلوريد المتنوعة ، ودورها في تنظيم استثارة الخلايا العصبية واللدونة المشبكية.
ماريا أنطونيتا توشيس ، دكتوراه
جامعة كولومبيا - نيويورك
تطور وحدات الجينات وزخارف الدائرة لتثبيط القشرية
استكشاف تطور الدوائر العصبية من خلال دراسة أنواع الخلايا العصبية القديمة في الحيوانات ذات العقول البسيطة لاستنتاج المبادئ الأساسية لتنظيم الدماغ ووظيفته.
دانيال واكر ، دكتوراه
مدرسة ايكان للطب بجبل سيناء - نيويورك
تسريع اكتشاف الأدوية للاضطرابات المعرفية من خلال الدراسات الهيكلية لمستقبلات السيروتونين
تحديد بنية مستقبلات السيروتونين المحددة المرتبطة بالإدراك ، واستخدام تلك البنية لتحديد المركبات التي قد ترتبط بالمستقبل بطريقة محددة لتعزيز اكتشاف العلاجات الدوائية.
كان هناك 58 متقدمًا لجوائز McKnight Scholar لهذا العام ، يمثلون أفضل أعضاء هيئة التدريس في علم الأعصاب الشباب في البلاد. أعضاء هيئة التدريس مؤهلون فقط للحصول على الجائزة خلال السنوات الأربع الأولى من عملهم في هيئة التدريس بدوام كامل. بالإضافة إلى مارتن ، تضمنت لجنة اختيار جوائز الباحث العلمي درة أنجيلاكي ، دكتوراه ، جامعة نيويورك. جوردون فيشل ، دكتوراه ، جامعة هارفارد ؛ لورين فرانك ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ؛ مارك غولدمان ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ؛ ريتشارد موني ، دكتوراه ، كلية الطب بجامعة ديوك ؛ أميتا سيغال ، دكتوراه ، كلية الطب بجامعة بنسلفانيا ؛ ومايكل شادلين ، دكتوراه ، دكتوراه ، جامعة كولومبيا.
ستتوفر طلبات الحصول على جوائز العام المقبل في أغسطس وتستحق في 4 يناير 2021. لمزيد من المعلومات حول برامج جوائز علم الأعصاب في McKnight ، يرجى زيارة موقع صندوق Endowment Fund على الويب 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 علم الأعصاب منذ عام 1977. أنشأت المؤسسة صندوق Endowment في عام 1986 لتنفيذ أحد نوايا المؤسس William William McKnight (1887-1979). أحد القادة الأوائل لشركة 3M ، كان لديه اهتمام شخصي بأمراض الذاكرة والدماغ وأراد جزءًا من إرثه المستخدم للمساعدة في العثور على علاجات. يقدم صندوق الهبات ثلاثة أنواع من الجوائز كل عام. بالإضافة إلى جوائز McKnight Scholar ، فهي جوائز McKnight التكنولوجية للابتكارات في علم الأعصاب ، وتوفر أموالًا أولية لتطوير الاختراعات الفنية لتعزيز أبحاث الدماغ ؛ وجائزة McKnight Neurobiology of Brain Disorder ، للعلماء الذين يعملون على تطبيق المعرفة المكتسبة من خلال البحث الترجمي والسريري على اضطرابات الدماغ البشري.
جوائز McKnight Scholar لعام 2020
د / ستيفن فلافيل أستاذ مساعد ، معهد بيكاور للتعلم والذاكرة ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، كامبريدج ، ماساتشوستس
توضيح الآليات الأساسية لإشارة الدماغ - الأمعاء في C. ايليجانس
في السنوات الأخيرة ، كان هناك اهتمام متزايد بالميكروبات في الأمعاء - مزيج البكتيريا التي تعيش في الجهاز الهضمي - وتأثيرها على الصحة العامة. سيجري الدكتور فلافيل سلسلة من التجارب للإجابة على الأسئلة الأساسية حول كيفية تفاعل الأمعاء والدماغ ، وكيف ينشط وجود بكتيريا معينة الخلايا العصبية وكيف يؤثر ذلك على سلوك الحيوان. يمكن أن يفتح هذا البحث خطوطًا جديدة للبحث في الميكروبيوم البشري وكيفية تأثيره على صحة الإنسان والمرض ، بما في ذلك الاضطرابات العصبية والنفسية.
لا يُفهم إلا القليل عن كيفية تفاعل الأمعاء والدماغ ميكانيكيا - أي الخلايا العصبية يتم تنشيطها من خلال وجود البكتيريا؟ ما الذي يكتشفونه؟ ما هي الإشارات التي يرسلونها وأين؟ وكيف يعالج الدماغ هذه الإشارات ويحولها إلى سلوك؟ سيبني بحث الدكتور فلافيل على الاكتشافات التي قام بها مختبره لدراسة C. ايليجانس الدودة ، التي يمكن لنظامها العصبي البسيط والمحدّد جيدًا أن يولد سلوكيات معقدة نسبيًا يمكن دراستها بسهولة في المختبر.
حدد الدكتور فلافيل وفريقه نوعًا محددًا من الخلايا العصبية المعوية (الخلايا العصبية المبطنة للأمعاء) التي تنشط فقط أثناء C. ايليجانس تتغذى على البكتيريا. ستحدد تجاربه الإشارات البكتيرية التي تنشط الخلايا العصبية ، وتدرس أدوار الخلايا العصبية الأخرى في إشارات الدماغ والأمعاء ، وتدرس كيف تؤثر التغذية المرتدة من الدماغ على الكشف عن بكتيريا الأمعاء. على سبيل المثال ، الخلايا العصبية المعوية C. ايليجانس إشارة إلى الدماغ عندما يكتشفون البكتيريا ، بحيث يمكن أن تتباطأ الدودة والأعلاف. ستحدد التجارب الفروق الدقيقة في هذه العملية ، مثل كيفية تغير الإشارات والسلوك عندما تكون الدودة ممتلئة أو تواجه أنواعًا مختلفة من البكتيريا ، وماذا يحدث عندما يتم تعطيل نشاط الخلايا العصبية المعوية. قد يساعد فهم هذه العمليات الأساسية الأبحاث المستقبلية في الكشف عن كيفية ارتباط بكتيريا الأمعاء في الحالات السلوكية والعصبية المعقدة.
نوو لي ، دكتوراهأستاذ مساعد في علم الأعصاب ، كلية بايلور للطب ، هيوستن ، تكساس
حسابات المخيخ أثناء التخطيط الحركي
التوقيت هو كل شيء عندما يتعلق الأمر بتحريك العضلات بطريقة مخططة. يستخدم بحث الدكتور لي نموذجًا للماوس لاستكشاف تفاصيل أكثر من الدراسات السابقة ما يفعله الدماغ خلال الفترة بين الخطة والحركة. النظرة القديمة والمبسطة للدماغ المستخدمة لتصور القشرة الأمامية ، حيث يتم التفكير ، كمركز التحكم ، والمخيخ ، وهو جزء قديم من الدماغ ، كأداة لإرسال إشارات إلى العضلات. أصبحت هذه النظرة أكثر دقة ، حيث افترض الباحثون أن أجزاء متعددة من الدماغ تشارك في التفكير والتخطيط.
كشف مختبر الدكتور لي أن القشرة الحركية الجانبية الأمامية (ALM ، وهي جزء محدد من القشرة الأمامية للماوس) والمخيخ مقفلة في حلقة بينما يخطط الماوس لعمل. لا يزال مجهولًا بالضبط ما هي المعلومات التي يتم تمريرها ذهابًا وإيابًا ، ولكنها تختلف عن الإشارة التي تدفع العضلات في الواقع. إذا تم قطع الاتصال حتى للحظة أثناء التخطيط ، سيتم إجراء الحركة بشكل غير صحيح. من ناحية أخرى ، يمكن للدماغ أيضًا استخدام هذا الوقت لتحويل الملاحظات إلى تخطيط محسن لحركة لاحقة ، وهي الطريقة التي يعدل بها لاعب كرة السلة بعد ملاحظة خطأ.
ستكشف تجارب الدكتور لي عن دور المخيخ في التخطيط الحركي وتحديد الهياكل التشريحية التي تربطه وبين ALM. سوف يرسم قشرة المخيخ ويكتشف أي مجموعات من نوع خاص من الخلايا المستخدمة في حساب المخيخ ، تسمى خلايا Purkinje ، يتم تنشيطها من قبل ALM في تخطيط المحرك ، وما هي الإشارات التي يرسلونها ذهابًا وإيابًا أثناء التخطيط. الهدف الثاني هو استكشاف نوع الحساب الذي يشارك فيه المخيخ. تستخدم التجربة الفئران التي تم تدريبها على اتخاذ إجراء محدد في وقت ما بعد ملاحظة الإشارة. بملاحظة الأجزاء التي ينشطها الدماغ خلال ذلك الوقت الاستباقي عندما لا يتحرك الحيوان ولكنه يستعد للتحرك ، ومن خلال إزعاج هذه العملية ، سيتعلم لي المزيد عن عمليات الدماغ الأساسية المعقدة هذه.
دكتوراه لورين أوكونيل أستاذ مساعد في علم الأحياء, جامعة ستانفورد ، ستانفورد ، كاليفورنيا
الأساس العصبي للانجرافات الأبوية في دماغ الطفل
يعتبر الارتباط بين الوالدين والرضيع أمرًا بالغ الأهمية لرفاهية مجتمعات بأكملها ، في البشر والحيوانات. فهو لا يدعم الصحة البدنية فحسب ، بل يؤثر أيضًا على سلوكيات وخيارات الأفراد عند بلوغهم سن الرشد. سيساعد عمل الدكتور أوكونيل في تحديد كيفية تكوين الذكريات في مرحلة الطفولة كجزء من عملية الترابط ، وسوف يتتبع بصمات الذاكرة هذه لتحديد كيفية تأثيرها على عملية صنع القرار في المستقبل ، وسوف يستكشف التأثير العصبي للترابط المعطل.
يستخدم هذا المشروع نموذج الضفدع السام ، الذي تم اختياره بسبب سلوك الوالدين / الرضع الذي يراه الآباء في توفير الطعام. فائدة إضافية لنموذج الضفدع السام هو فسيولوجيا الضفدع ، والتي تسمح بمراقبة واضحة للسلوك العصبي. سلوك الترابط قديم ويظهر في مناطق الدماغ التي تم حفظها نسبيًا من البرمائيات إلى الثدييات. في حين كان هناك بحث يفحص تأثير الترابط من منظور الوالدين ، لا يُفهم إلا القليل عن كيفية حدوثه عند الرضع أو تأثيره العصبي.
في الضفادع التي يدرسها أوكونيل ، يتضمن سلوك الترابط عرض التسول من الشراغيف ، مما يدفع الوالد إلى توفير بيض غير مخصب للطعام. يؤدي الحصول على هذا الطعام والرعاية إلى دفع الشراغيف إلى بصمة على الوالد ، مما يؤثر بدوره على اختيار شريكه الشريك في المستقبل: فهو يفضل الأصدقاء الذين يشبهون مقدم الرعاية. حدد أوكونيل العلامات العصبية التي يتم إثراءها في الشراغيف التي تتوسل للحصول على الطعام ، ووجدت أن هذه الخلايا العصبية مماثلة لتلك المتورطة في مجموعة من القضايا العصبية المتعلقة بالتعلم والسلوك الاجتماعي لدى البشر. ستستكشف أبحاثها العمارة العصبية المشاركة في التعرف على الرضع والارتباط مع مقدمي الرعاية ، وكذلك نشاط الدماغ عند اتخاذ خيارات رفيقة في وقت لاحق من الحياة ، لمعرفة كيف يرتبط النشاط العصبي في كل عملية في الظروف الطبيعية وعندما يتم تعطيل الترابط.
دكتور Zhaozhu Qiu ، أستاذ فسيولوجيا وعلم الأعصاب المساعد ، جامعة جونز هوبكنز ، بالتيمور ، دكتوراه
اكتشاف الهوية الجزيئية ووظيفة قنوات كلوريد الرواية في الجهاز العصبي
القنوات الأيونية هي حجر الزاوية في الدماغ للحفاظ على وظيفته الطبيعية. أنها تتحكم في إمكانية الغشاء العصبي وإثارة وكذلك انتقال متشابك ومرونة. هم متورطون في العديد من الاضطرابات العصبية والنفسية ، وبالتالي هم أهداف المخدرات الرئيسية. تم تركيز الكثير من البحث على القنوات الأيونية التي تجري أيونات ذات شحنة موجبة ، مثل الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم. ومع ذلك ، لا تزال وظيفة القنوات الأيونية التي تسمح بمرور الكلوريد ، وهو أكثر الأيونات السالبة وفرة ، غير مفهومة بشكل جيد.
تتمثل إحدى التحديات الرئيسية في الهوية غير المعروفة للجينات التي تشفر بعض قنوات الكلوريد المتنوعة. من خلال إجراء شاشات الجينوم عالية الإنتاجية ، حدد الدكتور Qiu وفريقه البحثي عائلتين جديدتين لقنوات الكلوريد ، يتم تنشيطهما عن طريق زيادة حجم الخلية ودرجة الحموضة الحمضية ، على التوالي. باستخدام مزيج من تقنيات الفيزيولوجيا الكهربية والكيميائية الحيوية والتصوير والسلوك ، يهدف بحث الدكتور كيو إلى التحقيق في الوظيفة العصبية لقنوات الأيونات الجديدة مع التركيز على تفاعلات الخلايا العصبية الدبقية ، اللدونة المشبكية ، والتعلم والذاكرة.
سيوسع دكتور Qiu هذا النهج ليشمل قنوات الكلوريد الغامضة الأخرى في الدماغ. كما يخطط لتطوير طرق وأدوات جديدة لقياس ومعالجة تركيز الكلوريد على المستوى الخلوي ودون الخلوي في الخلايا والحيوانات الحية ، مما يمثل حاليًا عقبة فنية رئيسية في هذا المجال. سيوفر بحثه رؤى رئيسية حول كيفية تنظيم الكلوريد في الجهاز العصبي. قد يؤدي إلى علاجات جديدة للأمراض العصبية المرتبطة بخلل كلوريد.
ماريا أنطونيتا توشيس ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك
تطور وحدات الجينات وزخارف الدائرة لتثبيط القشرية
قد يكون من المغري النظر إلى الدماغ باعتباره إنجازًا هندسيًا ، مصممًا بشكل مثالي لتنفيذ وظائفه المعقدة. في الواقع ، تم تشكيل العقول الحديثة من خلال تاريخ تطوري طويل ، حيث في أي مرحلة من التحديات التطورية ، تم إعادة استخدام المكونات الموجودة وتضاعفها وتنوعها. يجري الدكتور توشيس بحثًا لفهم هذه العمليات ومعرفة الأنظمة العصبية الأساسية التي تم حفظها في حيوانات الفقاريات التي تفصل بينها مئات الملايين من السنين من التطور.
تحقيقا لهذه الغاية ، يستكشف الدكتور Tosches التاريخ التطوري للخلايا العصبية GABAergic ، والتي تلعب دورًا مثبطًا مهمًا في الجهاز العصبي المركزي للثدييات. وقد وجدت تجاربها السابقة أن الخلايا العصبية لـ GABAergic من الزواحف والثدييات متشابهة جينياً ، مما يشير إلى أن هذه الأنواع العصبية موجودة بالفعل في أسلاف الفقاريات. كما أنها تشترك في الوحدات الجينية المرتبطة بوظائف عصبية محددة في كلا النوعين من العقول. في بحث Tosches الجديد ، ستحدد ما إذا كانت هذه الأنواع العصبية نفسها موجودة في دماغ السلمندر البسيط.
يتضمن البحث تسلسل عشرات الآلاف من الخلايا الفردية من هذه السمندل ومقارنة أنواع خلايا GABAergic الموجودة في الفئران والسلاحف ، لبناء تصنيف موحد لهذه الخلايا العصبية في رباعيات الأرجل. الخطوة التالية هي مقارنة وحداتهم الجينية لفهم الآليات الوراثية التي أدت إلى ظهور أنواع فرعية من الخلايا العصبية GABAergic. في الهدف الثاني ، سوف تسجل Tosches وفريقها نشاط الخلايا العصبية السمندل GABAergic مع التصوير في الجسم الحي خلال التجارب السلوكية ، وتتبع نشاط هذه الخلايا العصبية عند تقديمها مع المحفزات. سيقدم هذا العمل نموذجًا حيوانيًا جديدًا تمامًا لعلم الأعصاب في الدائرة ، مما يزيد من فهمنا لكيفية عمل الدماغ على المستوى الأساسي.
دانيال واكر ، دكتوراه ، استاذ مساعد ، كلية ايكان للطب بجبل سيناء ، نيويورك ، نيويورك
تسريع اكتشاف الأدوية للاضطرابات المعرفية من خلال الدراسات الهيكلية لمستقبلات السيروتونين
يعد اكتشاف الأدوية لمعالجة الاضطرابات العصبية والمعرفية عملية معقدة وتستغرق وقتًا طويلاً. تستهدف العديد من الأدوية مستقبلات الدوبامين المرتبطة بالإدمان ، وبعض الأدوية غير دقيقة وتسبب آثارًا جانبية خطيرة. بالإضافة إلى ذلك ، بعض الاضطرابات (الزهايمر مثال بارز) ليس لها علاجات دوائية على الإطلاق. يقترح الدكتور Wacker نهجًا جديدًا لاكتشاف الأدوية يركز على مستقبل معين من السيروتونين (والذي لا يحمل نفس المخاطر مثل تنشيط نظام الدوبامين) ، ورسم خرائط بنية هذا المستقبل على نطاق جزيئي بعناية ، والبحث عن المركبات التي ربط هذا المستقبل بطريقة معينة.
المستقبل ، المعروف باسم 5-HT7R ، تم اكتشافه في منتصف التسعينات وهو واحد من 12 مستقبلات السيروتونين المعروفة. تم تحديده على أنه هدف واعد لعلاجات الاضطرابات المعرفية ، ولكن لا يعرف الكثير عنه. يقترح الدكتور Wacker إجراء دراسة هيكلية للمستقبل باستخدام التصوير البلوري بالأشعة السينية على العينات المنقاة للمستقبل. سوف يدرس كيفية ارتباط الأدوية بالمستقبل وإدخال طفرات في البنية لمعرفة كيف يؤثر ذلك على الارتباط والتفاعل. الهدف هو العثور على المركبات التي ستنشط هذا المستقبل فقط بطريقة محددة.
للعثور على هذه الأدوية المحتملة ، سيجري فريق Wacker بعد ذلك بحثًا محوسبًا لمئات الملايين من المركبات ، ويقارن هيكلها ثلاثي الأبعاد مع النموذج ثلاثي الأبعاد للمستقبل لأولئك الذين يُرجح أن يكونوا "لائقين". سيتم فحص أفضل العملاء المحتملين عن كثب ، وسيتم اختبار عدد قليل من المرشحين الواعدين بشكل خاص في المختبر. بالمقارنة مع عملية تقليدية لتجارب الأدوية ، والتي يمكن أن تستغرق سنوات ، بل عقودًا ، تقدم هذه العملية المحوسبة الفرصة لإجراء فحص مسبق للأدوية بشكل أساسي بناءً على هيكلها ، وتسريع تطورها.
