يسر مجلس إدارة صندوق McKnight Endowment for Neuroscience أن يعلن أنه اختار سبعة علماء أعصاب لتلقي جائزة McKnight Scholar 2021.
تُمنح جوائز McKnight Scholar للعلماء الشباب الذين هم في المراحل الأولى من إنشاء مختبراتهم المستقلة ومهنهم البحثية والذين أظهروا التزامًا بعلم الأعصاب. يقول Kelsey C. Martin MD ، حاصل على درجة الدكتوراه ، ورئيس لجنة الجوائز وعميد كلية ديفيد جيفن للطب في جامعة كاليفورنيا: "يعرض فصل العلماء لهذا العام تنوع علماء الأعصاب الشباب اللامعين والمبدعين من جميع أنحاء البلاد". منذ أن تم تقديم الجائزة في عام 1977 ، مولت هذه الجائزة المرموقة في بدايات المهنة أكثر من 250 محققًا مبتكرًا وحفزت مئات الاكتشافات الخارقة.
يقول مارتن: "يتعامل علماء McKnight معًا مع بعض أكثر الأسئلة إثارة في علم الأعصاب اليوم". "باستخدام مجموعة من الأساليب التجريبية والحاسوبية ، يوضحون كيف تشكل التجربة الحسية الدماغ أثناء التطور ، وكيف تؤدي دوائر الدماغ إلى سلوكيات خاصة بالجنس ، وكيف يتم إدراك الصوت ومعالجته أثناء السلوك ، وكيف يؤثر النوم على الإدراك وصحة الدماغ ، كيف تتحكم الآليات البيولوجية للخلية في إيقاعات الساعة البيولوجية ، وكيف تعالج الدوائر العصبية المعلومات وتتعلم. نيابة عن اللجنة بأكملها ، أود أن أشكر جميع المتقدمين لجوائز McKnight Scholar لهذا العام على مساهماتهم وإبداعهم ".
سيحصل كل من الحاصلين على جائزة McKnight Scholar السبعة التالية على $75،000 سنويًا لمدة ثلاث سنوات. هم انهم:
لوكاس شيدل ، دكتوراه مختبر كولد سبرينج هاربور كولد سبرينج هاربور ، نيويورك |
الكشف عن الأساس الجزيئي للوظيفة الدبقية الصغيرة في الدماغ المحفز - البحث في كيفية تشكيل الخلايا الدبقية الصغيرة للوظيفة المشبكية استجابة للمنبهات البصرية. |
جوزي كلوني ، دكتوراه جامعة ميشيغان آن أربور ، ميتشيغن |
تأطير نسوي لعديم الجدوى: الذكورة كقمع للبرامج العصبية الأنثوية - دراسة كيفية تطوير أدمغة ذباب الفاكهة لدوائر خاصة بالجنس ، وما إذا كانت تتشكل عن طريق قمع أجزاء من "قاعدة" أنثى. |
شاؤول دروكمان ، دكتوراه جامعة ستانفورد ستاندفورد ، كاليفورنيا |
كيف يحسب الدماغ باستخدام النشاط الموزع على السكان ومناطق الدماغ؟ - استكشاف كيفية حدوث الحسابات الحسية والحركية في وقت واحد عبر مناطق الدماغ ، وكيف يمكن للمنهجيات الجديدة أن تساعد في البحث عن هذه الظاهرة وغيرها من الظواهر على مستوى الدماغ. |
لورا لويس ، دكتوراه ، جامعة بوسطن بوسطن ، ماساتشوستس |
تصوير الديناميكيات العصبية والسوائل في الدماغ النائم - دراسة لتأثيرات النوم على الحساب العصبي وعلم وظائف الأعضاء مع التركيز على دور السائل الدماغي الشوكي وكيف يتزامن مع الموجات العصبية البطيئة. |
أشوك ليتوين كومار ، دكتوراه جامعة كولومبيا نيويورك، نيويورك |
النماذج المقيدة بالوصلة العصبية للسلوك التكيفي - تحديد أشكال الاتصال في مخططات الأسلاك العصبية واستخدامها لاستكشاف كيفية وصول البيانات الحسية إلى الخلايا العصبية التي توجه السلوك. |
ديفيد شنايدر ، دكتوراه جامعة نيويورك نيويورك، نيويورك |
تنسيق التحويلات في الماوس اللحاء - البحث في كيفية تعلم الدماغ توقع أصوات الحركات ، وتأثير ذلك الترقب على السلوك. |
Swathi Yadlapalli ، دكتوراه جامعة ميشيغان آن أربور ، ميتشيغن |
الآليات الخلوية التي تتحكم في الإيقاعات اليومية - دراسة في الجسم الحي للكشف عن كيفية تنظيم ساعاتنا البيولوجية على المستوى تحت الخلوي. |
كان هناك 70 متقدمًا لجوائز McKnight Scholar لهذا العام ، يمثلون أفضل أعضاء هيئة التدريس الشباب في علم الأعصاب في البلاد. أعضاء هيئة التدريس مؤهلون فقط للحصول على الجائزة خلال السنوات الأربع الأولى في وظيفة هيئة التدريس بدوام كامل. بالإضافة إلى مارتن ، ضمت لجنة اختيار جوائز العلماء جوردون فيشل ، دكتوراه ، جامعة هارفارد ؛ لورين فرانك ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ؛ مارك جولدمان ، دكتوراه ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ؛ ريتشارد موني ، دكتوراه ، كلية الطب بجامعة ديوك ؛ جينيفر ريموند ، دكتوراه ، جامعة ستانفورد ؛ فانيسا روتا ، دكتوراه ، جامعة روكفلر ؛ ومايكل شادلين ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، جامعة كولومبيا.
ستكون طلبات الحصول على جوائز العام المقبل متاحة في أغسطس ومن المقرر تقديمها في 10 يناير 2022. لمزيد من المعلومات حول برامج جوائز McKnight لعلوم الأعصاب ، يرجى زيارة موقع صندوق الوقف على الإنترنت 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 2021 McKnight Scholar
لوكاس شيدل, أستاذ مساعد دكتوراه ، مختبر كولد سبرينغ هاربور ، كولد سبرينغ هاربور ، نيويورك
الكشف عن الأساس الجزيئي للوظيفة الدبقية الصغيرة في الدماغ المحفز
لقد ركز الكثير من علم الأعصاب التنموي تاريخيًا على الجوانب الصلبة للتطور العصبي - كيف يتم "برمجة" الخلايا وراثيًا لتطوير طريقة معينة أو توفير وظيفة معينة. وحتى وقت قريب ، كانت الأبحاث تفحص الخلايا العصبية نفسها عن كثب ، مع تحسين العديد من الأدوات والتقنيات الشائعة الاستخدام لدراسة الآليات الجوهرية للخلايا العصبية. في بحثه ، يوجه الدكتور شيدل الانتباه إلى المناطق الأقل دراسة في علم الأعصاب: مرحلة متأخرة من التطور العصبي تتأثر بالعوامل البيئية الخارجية ، والدور الذي تلعبه الخلايا المناعية للدماغ المسماة الخلايا الدبقية الصغيرة في هذه العملية.
في بحثه ، يدرس الدكتور شيدل على وجه التحديد تطور الاتصالات العصبية البصرية باستخدام نموذج فأر يتم فيه تربية بعض الفئران في بيئة خالية من الضوء خلال مرحلة حاسمة من التطور. يُظهر بحثه السابق أن الخلايا الدبقية الصغيرة تقوم بشكل أساسي "بنحت" النظام البصري ، مستبعدًا الوصلات المشبكية الأقل فائدة. نتيجة لذلك ، يختلف الترتيب المادي لهذا الجزء من النظام العصبي في الفئران التي تمت تربيتها في الظلام عن تلك التي تمت تربيتها في الضوء. في عمله المستمر ، سيسعى الدكتور شيدل إلى تحديد كيفية تحفيز الخلايا الدبقية الصغيرة بواسطة العوامل الخارجية (مثل الضوء) على المستوى الجزيئي ، والآليات التي يتم من خلالها نحت نقاط الاشتباك العصبي.
يقدم البحث العديد من الأساليب الجديدة ، بما في ذلك استخدام تقنية تحرير الجينات لضرب جينات دبقية دقيقة لتحديد أدوارها في تطوير الدوائر البصرية ، بالإضافة إلى إنشاء خط معدّل وراثيًا من الفئران يميز الخلايا الدبقية الدبقية النشطة وظيفيًا في الدماغ ، وكلاهما من التكتيكات الأكثر غالبًا ما يتم تطبيقه على الخلايا العصبية التي يتكيف معها الدكتور شيدل لدراسة الخلايا الدبقية الصغيرة لأول مرة. يأمل الدكتور شيدل أن تساعد أبحاثه في الكشف عن رؤى جديدة حول أدوار الخلايا غير العصبية في الدماغ ، والتي قد تؤدي إلى اختراقات مستقبلية في أصول وعلاج الاضطرابات العصبية ، خاصة تلك مثل التوحد والفصام التي تظهر في وقت متأخر نسبيًا. التنمية ولها بعض المؤشرات على أحد مكونات المناعة.
جوزي كلوني, دكتوراه ، أستاذ مساعد ، جامعة ميشيغان ، قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية والتنموية ، آن أربور ، ميتشيغن
تأطير نسوي لعديم الجدوى: الذكورة كقمع للبرامج العصبية الأنثوية
قد تبدو الاختلافات بين أدمغة الذكور والإناث طفيفة وتؤثر فقط على 2-5% من الدماغ - بعد كل شيء ، فإن معظم وظائف الكائنات الحية لكلا الجنسين هي نفسها ، بما في ذلك الحاجة إلى تناول الطعام والنوم والتعلم والحركة - ولكن تلك الاختلافات حاسمة لبقاء الأنواع. لقد كان قدر كبير من الأبحاث سلوكية ، مثل أداء طقوس التزاوج ، ولكن لا يُفهم كثيرًا عن كيفية ضبط الجينات التي تقود تلك الطقوس في الدماغ.
يفترض الدكتور كلوني أن العملية هي عملية الطرح - أن رمز أدمغة كلا الجنسين يبدأ إلى حد كبير كما هو ، ثم يتم إيقاف جينات معينة في أنماط معينة لكل جنس ، مما يؤدي إلى أدمغة الذكور والإناث. علاوة على ذلك ، تشير دراساتها حتى الآن باستخدام نموذج ذبابة الفاكهة إلى أن دماغ الذكر قد ينتج عن إزالة البرامج العصبية من "النموذج الأساسي" الأقرب إلى دماغ الأنثى ، بدلاً من إنشاء برامج جديدة. مفتاح العملية هو عامل نسخ ذبابة الفاكهة يسمى "بدون ثمار" ، وهو بروتين يتم إنشاؤه فقط في أدمغة ذكور ذبابة الفاكهة التي تنظم ما إذا كانت الجينات الخاصة بالجنس في الدماغ تعمل أم لا ، والتي لها دور في قيادة الغرائز القائمة على الجنس حتى عند البالغين.
في بحثها ، ستسعى الدكتورة كلوني إلى تحديد الأهداف الجينية لـ Fruitless في الأدمغة النامية والأدمغة البالغة. كيف تنظم الدوائر العصبية المثبطة مغازلة الذكور من خلال منع الذكور من أداء طقوس التزاوج للذكور الآخرين ؛ وكيف يفقد الذكور الدوائر العصبية لوضع البيض. تستخدم التجارب المتضمنة مجموعة متنوعة من التقنيات لمراقبة اكتساب أو فقدان الدوائر والسلوكيات المرتبطة بالجنس في الحيوانات مع أو بدون الفاكهة. من خلال ذلك ، يمكنها إلقاء الضوء على عملية نمو الدماغ ، والتي قد تؤدي إلى رؤى جديدة حول كيفية معرفة أدمغتنا بالسلوكيات الفطرية التي يجب القيام بها وأيها لا يجب أن تؤديه ، وربما تساعد الباحثين في الاضطرابات العصبية والنفسية ، وكثير منها الأكثر شيوعًا هو جنس أو آخر.
شاؤول دروكمان, دكتوراه ، أستاذ مساعد في علم الأعصاب والطب النفسي والعلوم السلوكية ، جامعة ستانفورد ، ستانفورد ، كاليفورنيا
كيف يحسب الدماغ باستخدام النشاط الموزع على السكان ومناطق الدماغ؟
بعد عقود من البحث ، لا يزال لدينا فهم محدود لكيفية إجراء الدماغ للحسابات عبر المناطق. يقع هذا السؤال الأساسي في صميم عمل الدكتور Druckmann ، والذي يستفيد من النطاق والتفاصيل المتزايدة لتسجيل نشاط الدماغ لاستكشاف ما يحدث في الدماغ بين التحفيز والاستجابة ، وتحديداً عندما تتأخر الاستجابة والذاكرة قصيرة المدى مخطوب.
في مجموعة واحدة من التجارب ، يتم تدريب الفئران على اللعق في أحد الاتجاهين في وقت ما بعد تقديم المنبه ثم إزالته. نظرًا لأن المنبه لم يعد موجودًا ، يحتاج الدماغ إلى تخزين ذكراه ، والتخطيط للحركة ، وحجب العمل لفترة معينة ، ثم التصرف. خلال تلك الثواني ، يتم تسجيل نشاط الدماغ في مناطق دماغية متعددة في وقت واحد. تُظهر البيانات الأولية أن النشاط موجود ويتغير عبر المناطق وفي مجموعات عصبية مختلفة ، ويهدف Druckmann إلى إظهار أن هذا النشاط الجماعي يتفاعل عبر مناطق الدماغ والطرق التي يمكن للتفاعلات "إصلاح" الذكريات الضرورية ونية الحركة ، حتى عندما قد يكون نشاط منطقة واحدة أو مجموعة سكانية خاطئة. يتتبع السطر الثاني من البحث الذي يستخدم البشر نشاط الدماغ عبر المناطق أثناء الكلام - وهو نشاط معقد للغاية - في التجارب التي تتناول نفس السؤال حول كيفية إجراء الحسابات عبر الدماغ.
يرى الدكتور Druckmann هذه التجارب كخطوات أولى نحو الحصول على نموذج لكيفية عمل الدماغ ككل. في الوقت نفسه ، يأمل أيضًا في توسيع طريقة عمل الباحثين ؛ يتضمن مشروعه تعاونًا مكثفًا مع العديد من الباحثين الآخرين ، ويأمل أن يكون قادرًا على استكشاف كل من العلوم الأساسية ومتابعة التطبيقات السريرية لنتائجه ، وتحديداً من خلال مشاركته في مشروع تجربة إكلينيكية تعاوني يعمل على واجهات عصبية. قد تؤدي القدرة على فك شفرة كيفية ترجمة نشاط الدماغ إلى نشاط معقد مثل الكلام إلى تقنية يمكنها استعادة بعض الوظائف للأشخاص المصابين بأمراض تنكسية مثل ALS.
لورا لويس ، دكتوراه, أستاذ مساعد ، جامعة بوسطن ، قسم الهندسة الطبية الحيوية ، بوسطن ، ماساتشوستس
تصوير الديناميكيات العصبية والسوائل في الدماغ النائم
النوم مهم للغاية لصحة الدماغ على المدى القصير والطويل. يتغير كل من النشاط العصبي وديناميات السوائل للسائل النخاعي أثناء النوم ، مع عواقب مختلفة - تبتعد الأنظمة الحسية عن الوعي بالمحفزات الخارجية وتتجه نحو إعادة تنشيط الذاكرة ، ويتدفق السائل الدماغي النخاعي إلى الدماغ ويزيل البروتينات السامة التي تتراكم أثناء ساعات الإستيقاظ. ومن المثير للاهتمام أن العمليتين مترابطتان بشكل وثيق. في بحثها ، ستحقق الدكتورة لويس العلاقة بين الديناميكيات العصبية والسوائل أثناء النوم وعلاقة كل منهما بصحة الدماغ.
مفتاح أبحاث الدكتور لويس هو القدرة على دراسة المرضى أثناء نوم حركة العين غير السريعة (NREM) ومراقبة نشاط الدماغ وديناميات السوائل في فترات زمنية قصيرة. للقيام بذلك ، تستخدم الدكتورة لويس مزيجًا مبتكرًا من مخطط كهربية الدماغ مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي السريع (fMRI) ، والذي تم تحسينه باستخدام خوارزمية طورتها للتخلص من الضوضاء ، مما يسمح لها بمراقبة النشاط العصبي الدقيق المتزامن وتدفق السائل الدماغي النخاعي. سوف يستكشف بحثها أولاً كيف يتم تنشيط هذه الموجات البطيئة في الدماغ وأي الشبكات العصبية متورطة ، باستخدام المنبهات السمعية التي يمكن أن تعزز الموجات البطيئة. ثانيًا ، ستفحص العلاقة بين هذه الموجات البطيئة وتدفق السائل الدماغي النخاعي. الفرضية هي أن النشاط العصبي البطيء يقلل من الطلب على الدم ، مما يؤدي بشكل أساسي إلى جذب السائل النخاعي إلى الدماغ مع انحسار الدم. باستخدام تقنية التصوير المدمجة ، سيتمكن الدكتور لويس من مراقبة تدفق الدم المقترن وتدفق السائل النخاعي لحظة بلحظة في صورة ثلاثية الأبعاد في جميع أنحاء الدماغ.
الآثار المترتبة على هذا التفاعل عميقة. خلال هذه الموجات البطيئة ، يتم إعادة تنظيم الشبكة العصبية للدماغ بطريقة ضرورية لإعادة تنشيط الذاكرة وصحة الدماغ على المدى القصير. يعتبر تدفق السائل النخاعي المرتبط بالموجات البطيئة مهمًا لصحة الدماغ على المدى الطويل. إن فهم كيفية عمل هذه الأنظمة سيساعد باحثي النوم في المستقبل على فهم متى يحدث خطأ ما ، ولهم اهتمام خاص بدراسات الاضطرابات العصبية والنفسية ، بما في ذلك مرض الزهايمر ، الذي قد يكون مرتبطًا بنوم الموجة البطيئة المتقطع.
أشوك ليتوين كومار ، دكتوراه, أستاذ مساعد ، قسم علم الأعصاب ومعهد زوكرمان ، جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك
النماذج المقيدة بالوصلة العصبية للسلوك التكيفي
مع مخططات الأسلاك المجهرية الإلكترونية (EM) الجديدة للأنظمة العصبية الأكثر تعقيدًا ، أصبح الباحثون على وشك فتح فهم أعمق لكيفية تؤدي هذه الأنظمة إلى السلوك. التحدي: كيفية الاستفادة من مجموعات البيانات الضخمة هذه ، والمعروفة باسم الشبكة العصبية ، والتي تشمل في حالة ذبابة الفاكهة عشرات الآلاف من الخلايا العصبية وعشرات الملايين من نقاط الاشتباك العصبي. يعد إنجاز هذه المهمة أمرًا صعبًا نظرًا لأن العديد من الأساليب الناجحة لنمذجة السلوك ، بما في ذلك التقنيات المستوحاة من التعلم الآلي ، تستخدم نماذج لا تعكس حقيقة كيفية توصيل العقول والأنظمة العصبية.
في بحثه ، يهدف الدكتور Litwin-Kumar إلى تطوير منهجية للجمع بين عوالم الشبكة العصبية والنماذج الوظيفية للسلوك معًا من خلال تطوير طرق لتحديد الهياكل ذات الصلة داخل الشبكة العصبية التي يمكن أن تقيد النماذج السلوكية - على سبيل المثال ، عن طريق الحد من لذا فهم يستخدمون فقط الوصلات المشبكية الموجودة فعليًا في الشبكة العصبية ، بدلاً من القيام بقفزات مستحيلة ماديًا بين الخلايا العصبية.
لاختبار هذا النهج وتحسينه ، يركز الدكتور ليتوين كومار أولاً على الشبكة العصبية لجزء من دماغ ذبابة الفاكهة يسمى جسم الفطر ، وهي منطقة محددة جيدًا تمثل مركزًا للتعلم النقابي. يُتوقع أن تؤدي المدخلات الحسية التي تتلقاها خلايا كينيون إلى إنتاج الخلايا العصبية ، والتي تؤدي إلى سلوكيات مثل تفاعل النهج أو التجنب. باستخدام النمذجة المتقدمة ، سيسعى الفريق إلى تحديد البنية داخل الشبكة العصبية بكفاءة والتي تعكس كيفية نقل المعلومات إلى جسم الفطر. بعد ذلك ، سيختبرون نماذج التعلم العميق المقيدة بتلك الروابط لمعرفة مدى فعالية توقعهم للاستجابات للمنبهات ، مقارنة بالنماذج غير المقيدة. سوف تستكشف اختبارات أخرى دور الخلايا العصبية الدوبامين في التعلم الأكثر تعقيدًا. بشكل جماعي ، سيضع هذا البحث الأساس لاستخدام الشبكات العصبية المتزايدة التعقيد جنبًا إلى جنب مع نماذج التعلم لتعكس سلوك الكائنات الحية بشكل أكثر دقة.
ديفيد شنايدر ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، جامعة نيويورك ، مركز العلوم العصبية ، نيويورك ، نيويورك
تنسيق التحويلات في الماوس اللحاء
واحدة من القدرات الرائعة العديدة الموجودة في أدمغة الكائنات الحية المتقدمة هي القدرة على التنبؤ بالمستقبل ، ليس فقط على نطاقات زمنية طويلة ، ولكن لحظة بلحظة ، وحصر البيانات وتسجيلها باستمرار من المدخلات الحسية وإنشاء نماذج تنبؤية بناءً على الخبرة السابقة. تساعدنا هذه النماذج التنبؤية على التنقل والتفاعل مع العالم بشكل أكثر فاعلية - وبنفس الأهمية ، تحديد الانحرافات عن التوقعات التي قد تكون علامة على الخطر أو الفرصة. يركز عمل الدكتور شنايدر على كيفية عمل التحكم الحركي والمناطق الحسية في الدماغ معًا بهذه الطريقة وسيعمل على الكشف عن كيفية تعلم الدماغ وتشكيل الذكريات التي تشكل أساس ما هو متوقع.
يركز الدكتور شنايدر في تجاربه على مسار يبدو غير بديهي موجود في أدمغة الفئران (والأدمغة البشرية): قناة تربط منطقة التحكم في المحرك بالمنطقة الحسية السمعية. عندما يتم إجراء حركة ، تتواصل المنطقتان بطريقة تخبر الجهاز السمعي بتجاهل الصوت الناتج عن تلك الحركة ، تقريبًا مثل الصورة السلبية التي تلغي الصوت. في تجاربه ، سيتم تكييف الفئران لتوقع صوتًا معينًا عندما تدفع رافعة. سيتم تسجيل النشاط العصبي والاستجابات السلوكية عند سماع الصوت المتوقع ، ثم مرة أخرى عندما يتغير الصوت ببراعة.
ستساعد هذه التجارب في تحديد دور الخلايا العصبية المحددة في توقع الاستجابات الحسية ، وكيفية تفاعل التحكم الحركي والمراكز الحسية في الدماغ ، وكيف تتغير المسارات بين المناطق الحركية والحسية عندما يصبح الصوت الجديد "متوقعًا". ستعمل الأبحاث الإضافية على حجب مسارات معينة في الدماغ لتحديد دورها في صنع التنبؤات ، وأيضًا معرفة كيفية استخدام الدماغ للإدخال البصري للمساعدة في توقع الأصوات التي يتم إنشاؤها ذاتيًا. قد يساعد فهم كيفية عمل هذه الأنظمة التنبؤية والتعليمية في توجيه البحث المستقبلي في مجموعة من الاضطرابات العصبية.
سواثي يادلابالي ، دكتوراه ، أستاذ مساعد ، كلية الطب بجامعة ميشيغان ، قسم الخلية وبيولوجيا النمو ، آن أربور ، ميشيغان
الآليات الخلوية التي تتحكم في الإيقاعات اليومية
الساعات اليومية - الساعات الداخلية التي تعمل على مدار 24 ساعة والتي تحرك العديد من إيقاعات نظامنا البيولوجي ، مثل أوقات النوم والاستيقاظ وكيفية التمثيل الغذائي وغير ذلك الكثير - توجد في جميع خلايا الجسم تقريبًا. لكن ما يحدث بالضبط داخل أي خلية معينة لإنشاء هذا الإيقاع غير مفهوم جيدًا. حددت الأبحاث الكيميائية الحيوية والوراثية السابقة البروتينات الحاسمة التي تعتبر عوامل نسخ ، سواء كانت إيجابية أو مثبطة ، ولها دور في إيقاعات الساعة البيولوجية ، ولكنها لم تعالج بالضبط كيفية عملها في خلية حية على المستوى دون الخلوي ، وهو المكافئ البيولوجي لامتلاك قائمة الأجزاء ولكن لا تفهم كيف تتلاءم معًا.
طور الدكتور يادلابالي طرقًا مبتكرة لأداء تصور أحادي الخلية وعالي الدقة لهذه البروتينات وكيفية تفاعلها على مدار 24 ساعة في الخلايا الحية لذباب الفاكهة لأول مرة ، وقد كشفت النتائج الأولية بالفعل عن نتائج غير متوقعة أفكار. على وجه التحديد ، أحد عوامل النسخ المثبطة الرئيسية ، يسمى PER ، يتجمع لتشكيل بؤر موزعة بالتساوي حول غلاف نواة الخلية ، ويلعب دورًا في تغيير الموقع النووي لجينات الساعة أثناء الدورة. في السابق ، كان من المفترض أن تكون هذه البروتينات حرة الحركة أو موزعة بشكل عشوائي. تسلط هذه الدراسات الضوء على طبقة جديدة مهمة من التنظيم في نظام الساعة البيولوجية.
في سلسلة من التجارب ، سيحدد الدكتور يادلابالي الآليات المتضمنة في هذه العملية - كيف تتشكل البؤر وأين يتم توطينها ، وكيف تعزز قمع الجينات التي تنظمها الساعة. إن فهم المزيد حول عمل هذه العمليات الخلوية الأساسية والقوية ، والتي لها تأثيرات تصل إلى سلوك وصحة الكائن الحي بأكمله ، سيوفر نقطة انطلاق للبحث في العديد من اضطرابات النوم والأيض والأمراض العصبية.