Preisträger

Annegret Falkner, Ph.D., Assistenzprofessor, Princeton Neuroscience Institute, Princeton University, Princeton, NJ

Computergestützte Neuroendokrinologie: Verknüpfung hormonvermittelter Transkription mit komplexem Verhalten durch neuronale Dynamik

Gonadenhormone – Östrogen und Testosteron gehören zu den bekanntesten – sind für Säugetiere in vielerlei Hinsicht wichtig. Sie modulieren innere Zustände, Verhalten und Physiologie. Doch während viel darüber erforscht wurde, wie diese Hormone den Körper beeinflussen, ist noch weniger gut verstanden, wie sie die neuronale Dynamik verändern.

In ihrer Forschung werden Dr. Annegret Falkner und ihr Labor untersuchen, wie Hormone neuronale Netzwerke verändern und dadurch das Verhalten über kurze und lange Zeiträume beeinflussen. Mithilfe neuer Methoden zur Verhaltensquantifizierung wird sie Verhaltensweisen aller Art bei frei verhaltenden Tieren während einer Hormonzustandsänderung beobachten und aufzeichnen; die neuronale Dynamik hormonempfindlicher Netzwerke während einer Hormonzustandsänderung kartieren; und mithilfe ortsspezifischer optischer Hormonbildgebung beobachten, wo und wann innerhalb dieses Netzwerks eine durch Östrogenrezeptoren vermittelte Transkription stattfindet – ein Fenster, das zeigt, wie Hormone die Netzwerkkommunikation aktualisieren können, und das Forschern helfen wird, die tiefgreifenden Auswirkungen von Hormonen auf das Gehirn und das Verhalten zu verstehen.

Andrea Gomez, Ph.D., Assistenzprofessor, Neurobiologie, University of California, Berkeley, CA

Die molekulare Basis der durch Psychedelika induzierten Plastizität

Das Gehirn besitzt die Fähigkeit, sich selbst zu verändern, eine Eigenschaft, die als „Plastizität“ bezeichnet wird. Dr. Andrea Gomez möchte mithilfe von Psychedelika mehr über die Plastizität des Gehirns erfahren. Sie öffnet mithilfe des Psychedelikums Psilocybin in einem Mausmodell Plastizitätsfenster im erwachsenen Gehirn wieder. Dies könnte uns nicht nur helfen, mehr über die Funktionsweise des Gehirns zu erfahren, sondern auch bei der Entwicklung von Therapeutika der nächsten Generation helfen.

Psychedelika haben lang anhaltende strukturelle Auswirkungen auf Neuronen, wie z. B. ein verstärktes Wachstum neuronaler Prozesse und die Bildung von Synapsen. Eine einzelne Dosis kann monatelange Auswirkungen haben. In ihrer Forschung werden Dr. Gomez und ihr Team Psychedelika verwenden, um RNA-Klassen zu identifizieren, die die neuronale Plastizität im präfrontalen Kortex fördern. Gomez‘ Labor wird untersuchen, wie Psychedelika die Art und Weise verändern, wie RNA gespleißt wird, den Zusammenhang zwischen durch Psilocybin induzierten RNA-Änderungen und Plastizität bei Mäusen anhand der synaptischen Aktivität herstellen und die Auswirkungen der durch Psychedelika induzierten Plastizität auf die soziale Interaktion beobachten.

Sinisa Hrvatin, Ph.D., Assistenzprofessor für Biologie, Whitehead Institute for Biomedical Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Molekulare Anatomie von Winterschlafkreisläufen

Die meisten Menschen verstehen das Konzept des Winterschlafs, aber relativ wenige denken darüber nach, wie bemerkenswert er ist. Säugetiere, die sich speziell darauf entwickelt haben, eine konstante Körpertemperatur aufrechtzuerhalten, „schalten“ diese Funktion abrupt ab, verändern ihren Stoffwechsel und ihr Verhalten für Monate. Während die Fakten des Winterschlafs gut verstanden sind, ist nicht gut verstanden, wie Tiere diesen Zustand einleiten und aufrechterhalten, noch ist bekannt, wie diese Fähigkeit entstanden ist.

Dr. Sinisa Hrvatin schlägt vor, die neuronalen Populationen und Schaltkreise zu untersuchen, die am Winterschlaf beteiligt sind. Dabei wird ein weniger verbreitetes Modell verwendet, der Goldhamster. Goldhamster können durch die Umgebung zum Winterschlaf angeregt werden, was sie ideal für ein Laborexperiment macht. Es gibt jedoch keine verfügbaren transgenen Linien (wie bei Mäusen), was ihn dazu veranlasste, neuartige virale Werkzeuge auf RNA-Sensorbasis anzuwenden, um bestimmte Zellpopulationen anzuvisieren, die mit dem Winterschlaf in Zusammenhang stehen. Er wird während des Winterschlafs aktive Neuronen dokumentieren, um relevante Schaltkreise zu identifizieren und zu untersuchen, ob ähnliche Schaltkreise in anderen Winterschlaf- und Nicht-Winterschlaf-Modellen erhalten bleiben.

Xin Jin, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Neurowissenschaften, The Scripps Research Institution, La Jolla, CA

In-vivo-Neurogenomik im großen Maßstab

Bei der Untersuchung der Genfunktion in Neuronen müssen Forscher oft zwischen Maßstab und Auflösung wählen. Doch Dr. Xin Jin ist der Ansicht, dass die Leistungsfähigkeit des Genoms am besten ausgeschöpft wird, wenn Forscher mithilfe von Werkzeugen eine große Anzahl von Genen im gesamten Gehirn untersuchen und sehen können, wo sie vorhanden sind und wo sie sich in bestimmten Gehirnregionen überschneiden.

Dr. Jins Labor hat neue massiv parallele in vivo Sequenzierungsmethoden, um die Untersuchung einer großen Anzahl von Genvarianten zu skalieren und ihr Vorkommen in ganzen, intakten Gehirnen zu kartieren. Die Fähigkeit, über 30.000 Zellen auf einmal zu profilieren, ermöglicht es dem Team, Hunderte von Genen in Hunderten von Zelltypen zu untersuchen und Ergebnisse innerhalb von zwei Tagen statt Wochen zu erhalten. Sie werden Untersuchungen ganzer Organe durchführen und damit demonstrieren, dass sie nicht nur feststellen können, welche Zellen bestimmte Varianten enthalten, sondern auch ihren Kontext im Gehirn identifizieren können: wo sie sich befinden und wie sie verbunden sind.

Ann Kennedy, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Neurowissenschaften, Northwestern University, Chicago, IL

Neuronale Populationsdynamik vermittelt das Gleichgewicht konkurrierender Überlebensbedürfnisse

Um zu überleben, haben Tiere eine breite Palette angeborener Verhaltensweisen entwickelt, wie Fressen, Paarung, Aggression und Angstreaktionen. Forscher konnten neuronale Aktivitäten bei Mausmodellen aufzeichnen, während diese diese Verhaltensweisen zeigten. In der realen Welt müssen Tiere jedoch oft mehrere dringende Handlungsoptionen abwägen und sich zwischen ihnen entscheiden.

Dr. Ann Kennedy beschäftigt sich mit der Entwicklung theoretischer Computermodelle, die unser Verständnis davon verbessern werden, wie wichtige Entscheidungen wie diese getroffen werden. Anhand der neuronalen Aktivität im Hypothalamus von Mäusen, die aggressives Verhalten zeigen, werden Dr. Kennedy und ihr Team neuronale Netzwerkmodelle entwickeln, die die Skalierbarkeit und Beständigkeit von

aggressive Motivationszustände, während gleichzeitig ein Mechanismus zum Ausgleich mehrerer konkurrierender Motivationszustände im Verhalten des Tieres bereitgestellt wird. Mit dieser Arbeit wird Dr. Kennedys Labor unser Verständnis davon erweitern, wie die im Gehirn eingebaute Struktur Tieren beim Überleben hilft.

Sung Soo Kim, Ph.D., Assistenzprofessor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie, University of California-Santa Barbara, Santa Barbara, CA

Neuronale Repräsentation der Welt während der Navigation

Jeder, der sich schon einmal in einem bekannten, aber abgedunkelten Raum zurechtfinden musste, weiß, wie wertvoll es ist, dass unser Gehirn sich in unserer Umgebung zurechtfindet und dabei eine Vielzahl von Informationen von innen und außen nutzt, darunter Farben, Formen und ein Gefühl der Eigenbewegung. Anhand eines Fruchtfliegenmodells und einer neuen, innovativen Versuchsanordnung werden Dr. Sung Soo Kim und sein Team untersuchen, was beim Navigieren im Gehirn passiert.

Dr. Kim wird untersuchen, wie mehrere sensorische Eingaben in einen Orientierungssinn umgewandelt werden und wie Verhaltenskontexte die Richtungsverarbeitung beeinflussen. Ein Schlüssel zu dieser Forschung ist eine neuartige virtuelle Realitätsarena, die Dr. Kims Team mit einem sehr großen Mikroskop über dem Kopf baut, sodass das gesamte Gehirn der Fliege abgebildet werden kann, selbst wenn sie sich dreht. Durch die Aktivierung und Stummschaltung bestimmter neuronaler Populationen wird Dr. Kim in der Lage sein, Forschungen durchzuführen, die sich mit der kombinierten Rolle von Wahrnehmung, Kognition und motorischer Kontrolle befassen.

Bianca Jones Marlin, Ph.D., Assistenzprofessor für Psychologie und Neurowissenschaften, Columbia University und Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, New York, NY

Molekulare Mechanismen des intergenerationellen Gedächtnisses

Kann die Erinnerung an ein stressiges Erlebnis an die nächste Generation vererbt werden? Neuere Forschungen scheinen dies nahezulegen. Dr. Bianca Jones Marlin und ihr Team sind bereit zu untersuchen, wie Erfahrungen, die bei einem Mausmodell Angst oder Stress auslösen, Veränderungen an den Neuronen in dessen Gehirn verursachen können und wie diese Veränderungen genetisch an die Kinder des Tieres vererbt werden können, das den Stress erlebt hat.

Dr. Marlins Forschung basiert auf der Entdeckung, dass Veränderungen in der Umgebung zu erfahrungsabhängiger Plastizität im Gehirn führen. Durch olfaktorische Furchtkonditionierung hat das Team herausgefunden, dass Mäuse mehr olfaktorische Neuronen produzieren, die auf den verwendeten Geruch abgestimmt sind. Dieses höhere Verhältnis bleibt bestehen, wird im Sperma kodiert und an die nächste Generation (aber nicht an nachfolgende Generationen) weitergegeben. Dr. Marlins Labor wird den Prozess auf molekularer Ebene erforschen, was, wie sie hofft, nicht nur Forschern hilft, sondern auch das Bewusstsein für die Auswirkungen von Traumata schärft.

Nancy Padilla-Coreano, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Neurowissenschaften, University of Florida College of Medicine, Gainesville, FL

Neuronale Mechanismen des Wechsels zwischen sozialem Wettbewerb und Kooperation

Soziale Tiere haben sehr komplexe Interaktionen und wechseln oft innerhalb kürzester Zeit von Kooperation zu Wettbewerb. Dr. Nancy Padilla-Coreano möchte die beteiligten neuronalen Netzwerke mithilfe von Verhaltensanalysen, Multi-Site-Elektrophysiologie und maschinellen Lernanalysen verstehen. Die Erkenntnisse können Forschern helfen, besser zu verstehen, was der sozialen Kompetenz zugrunde liegt, die bei einer Reihe neuropsychiatrischer Störungen beeinträchtigt ist.

Das Team von Dr. Padilla-Coreano nutzt innovative Technologien, wie etwa KI-Unterstützung bei der Identifizierung und Verfolgung des Verhaltens der Tiere, sowie Forschungsmethoden, um die Schaltkreise zu identifizieren, die bei Kooperation und Wettbewerb aktiv sind. Unter der Hypothese, dass es sich um überlappende Schaltkreise handelt, wird das Team jeden Schaltkreis bei denselben Tieren manipulieren und beobachten, wie sich das Verhalten in bestimmten Situationen ändert. Ein zweites Ziel wird untersuchen, was diesen Schaltkreisen vorgelagert ist; und ein drittes wird die Rolle von Dopamin in diesem Prozess untersuchen. Zusammengenommen wird die Forschung dazu beitragen, aufzudecken, wie das Gehirn sozialen Tieren hilft, sich zu optimieren und zu verändern.

Mubarak Hussain Syed, Ph.D., Assistenzprofessor, Fachbereich Biologie, University of New Mexico, Albuquerque, NM

Molekulare Mechanismen, die neuronale Diversität regulieren: Von Stammzellen zu Schaltkreisen

Dr. Mubarak Hussain Syed wird untersuchen, was bestimmt, wie Neuronen verschiedener Typen aus neuralen Stammzellen (NSCs) entstehen und wie Entwicklungsfaktoren das Verhalten von Erwachsenen bestimmen. Sein Labor wird sich darauf konzentrieren, wie Typ-II-NSCs Neuronentypen des zentralen Komplexes produzieren. Frühere Forschungen haben gezeigt, dass der Zeitpunkt der Geburt einer Zelle, die aus einer Typ-II-NSC hervorgeht, mit ihrem endgültigen Zelltyp korreliert. Man geht davon aus, dass bestimmte Proteine, die zu diesen Zeitpunkten exprimiert werden, das Schicksal der Neuronentypen regulieren.

Durch Funktionsverlust- und Funktionsgewinnexperimente, die auf diese Proteine und Bahnen abzielen, wird Dr. Syeds Team den Mechanismus verstehen, durch den sie das Schicksal der Neuronen verändern und welche Auswirkungen dies auf das Verhalten hat. Weitere Experimente werden untersuchen, wie Schaltkreise der höherwertigen Gehirnregionen gebildet werden. Dr. Syed wird im Rahmen seines Programms Pueblo Brain Science die nächste Generation unterschiedlicher Neurowissenschaftler ausbilden und betreuen, während er seine Forschungen durchführt.

Longzhi Tan, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurobiologie, Stanford University, Stanford, CA

Wie beeinflusst die 3D-Genomarchitektur die Entwicklung und Alterung des Gehirns?

Dr. Longzhi Tan und sein Team verwenden ein revolutionäres „biochemisches Mikroskop“, das die 3D-Form von DNA-Molekülen innerhalb einer Zelle in einer Auflösung darstellen kann, die von optischen Teleskopen nicht erreicht wird. Dabei entdecken sie, dass die einzigartige Faltung den Forschern viel über eine Zelle verraten kann.

Das biochemische Mikroskop, das im Mittelpunkt der Forschung steht, verwendet Proximity Ligation anstelle von Optik. Ein Teil des Projekts wird die Konstruktion der nächsten Generation dieses Werkzeugs umfassen, damit Dr. Tans Team jedes RNA-Molekül in einer Gehirnzelle dreidimensional lokalisieren und seine Position im Verhältnis zur gefalteten DNA bestimmen kann. Dies wird zu einem Regelwerk über die DNA-Faltung beitragen. Da die Faltung mit dem Alter ebenfalls abnimmt, könnte das Verständnis, wie dies das Altern beeinflusst, Erkenntnisse darüber liefern, wie einige Auswirkungen des Alterns umgekehrt oder verlangsamt werden können. Ein letztes Ziel wird die Untersuchung sein, wie Mutationen und Faltungsunterschiede Unterschiede zwischen Individuen beeinflussen.

Ishmail Abdus-Saboor, Ph.D., Assistenzprofessor für Biowissenschaften und Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Columbia University, New York, NY

Haut-Gehirn-Achse zur Belohnung von Berührungsverhalten

Soziale Berührung ist ein wichtiger Reiz, der die Grundlage für menschliche Erfahrungen bildet, von der Pflege anderer über den Aufbau sozialer Bindungen bis hin zur sexuellen Empfänglichkeit. Mithilfe eines Mausmodells und der Optogenetik hat Abdus-Saboors frühere Forschung gezeigt, dass es direkte Verbindungen zwischen Nervenzellen der Haut und dem Gehirn gibt und dass spezielle Zellen speziell auf bestimmte Berührungsreize abgestimmt sind. Diese Zellen sind notwendig und ausreichend, um spezifische körperliche Reaktionen hervorzurufen.

In seiner neuen Forschung wollen Abdus-Saboor und sein Team definieren, wie Neuronen in der Haut einzigartige positive Signale im Gehirn auslösen und wie das Gehirn diese Signale empfängt und als belohnend verarbeitet, sowie Berührungsneuronen identifizieren, die für verschiedene Zwecke benötigt werden Berührungsszenarien (Welpen pflegen vs. Fellpflege oder Spielen). Ein drittes Ziel besteht darin, herauszufinden, welcher Sensor auf diesen Zellen Berührungen erkennt. Die Forschung wird mehr über die Haut-Gehirn-Verbindung aufdecken und potenzielle Anwendungen für Forscher ermöglichen, die soziale Störungen untersuchen.

Yasmine El-Shamayleh, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Neurowissenschaften und Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Columbia University, New York City, NY

Kortikale Schaltkreise zur Wahrnehmung visueller Form

Bei Primaten sind etwa 30% der Großhirnrinde für die Verarbeitung visueller Informationen zuständig. Mit neuen Techniken arbeitet Dr. El-Shamayleh daran, ein detailliertes mechanistisches Verständnis dafür zu entwickeln, wie das Gehirn die Objekte erkennt, die wir sehen. El-Shamaylehs Forschung konzentriert sich auf den kortikalen Bereich V4 und zeigt, wie verschiedene Arten von Neuronen in dieser Gehirnregion unsere Fähigkeit unterstützen, die Form visueller Objekte wahrzunehmen.

Der kortikale Bereich V4 ist stark auf die Form von Objekten in der Welt abgestimmt. Aufbauend auf diesen wichtigen Erkenntnissen und unter Verwendung neuartiger Anwendungen der auf viralen Vektoren basierenden Optogenetik zeichnet El-Shamayleh die Aktivität bestimmter Gruppen von V4-Neuronen mit beispielloser Präzision auf und manipuliert sie. Diese Forschung identifiziert, wie verschiedene Arten von Neuronen im kortikalen Bereich V4 interagieren, um die Form eines Objekts zu verarbeiten, und wird Details darüber enthüllen, wie das Gehirn von Primaten visuelle Informationen verarbeitet. Die in dieser Forschung etablierten technischen Innovationen werden auch zukünftige mechanistische Studien der Gehirnfunktion und des Verhaltens von Primaten erleichtern.

Vikram Gadagkar, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Neurowissenschaften und Zuckerman Mind Brain Behavior Institute, Columbia University, New York City, NY

Neuronale Mechanismen der Werbung und Monogamie

Während umfangreiche Untersuchungen darüber durchgeführt wurden, wie Tiere Verhaltensweisen erlernen und ausführen, wurde der Frage, wie ein Tier die Leistung eines anderen Tieres bei sozialen Interaktionen bewertet, weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Bei Singvögeln wurde in den meisten Untersuchungen untersucht, was im Gehirn von Männchen passiert, die einen Gesang aufführen, um einen Partner anzulocken, nicht jedoch, was im Gehirn des Weibchens passiert, wenn es dem Gesang des Männchens lauscht.

Dr. Gadagkars Arbeit wird sich mit einem Teil des Gehirns namens HVC befassen, einem sensomotorischen Kern, von dem bekannt ist, dass er bei Männern aktiv ist, um den Takt zu halten, während sie ihren Gesang lernen und vortragen. Zum ersten Mal zeichnen er und sein Labor auf, was bei weiblicher HVC passiert, wenn sie männliche Lieder hört und bewertet. Zweitens wird Dr. Gadagkar untersuchen, wie Frauen ihre Bewertung vornehmen und was Neuronen tun, wenn Fehler erkannt werden. Schließlich wird die Forschung das Dopaminsystem untersuchen, um herauszufinden, wie das Gehirn eine Präferenz für die attraktivste Leistung zeigt.

Hidehiko Inagaki, Ph.D., Max-Planck-Florida-Institut für Neurowissenschaften, Jupiter, FL

Synaptische Mechanismen und Netzwerkdynamik, die dem motorischen Lernen zugrunde liegen

Das Erlernen einer neuen Fähigkeit erfordert, dass das Gehirn Änderungen an seinen Schaltkreisen vornimmt, ein Prozess, der als Plastizität bekannt ist. Während umfangreiche Untersuchungen durchgeführt wurden, um herauszufinden, wie Gehirnnetzwerke die Fertigkeit ausführen, ist noch wenig über die Mechanismen des Erlernens neuer Fertigkeiten bekannt. Dr. Inagaki und sein Team arbeiten daran, die Zellen und Prozesse zu untersuchen, die am Lernprozess beteiligt sind.

Mithilfe von In-vivo-2-Photonen-Bildgebung und groß angelegter Elektrophysiologie in einem Mausmodell können Dr. Inagaki und sein Team nun auf zellulärer Ebene beobachten, welche Veränderungen passieren, wenn eine neue Fähigkeit erlernt wird – in diesem Fall das Erlernen eines neuen Timings die Aktion. Mithilfe genetischer Manipulation können die Forscher Proteine aktivieren oder hemmen, die mit Plastizität in Zusammenhang stehen. Ziel ist es, nicht nur herauszufinden, welche Veränderungen im Gehirn auftreten, sondern auch, wie diese Veränderungen initiiert und gefestigt werden. Ein besseres Verständnis darüber, wie Lernen funktioniert, könnte Auswirkungen auf die Erforschung von Lernbehinderungen haben.

Peri Kurshan, Ph.D., Assistenzprofessor am Albert Einstein College of Medicine, Bronx, NY

Entschlüsselung der Mechanismen der Synapsenentwicklung, von Molekülen bis zum Verhalten

Synapsen, die Orte, an denen Signale zwischen Neuronen gesendet und empfangen werden, sind der Schlüssel zur Funktion neuronaler Schaltkreise, die dem Verhalten zugrunde liegen. Ziel von Dr. Kurshans Forschung ist es zu verstehen, wie sich Synapsen auf molekularer Ebene entwickeln und wie die synaptische Entwicklung das Verhalten beeinflusst. Das vorherrschende Modell geht davon aus, dass eine Klasse von Proteinen, sogenannte synaptische Zelladhäsionsmoleküle (sCAMs), den Prozess initiieren, wobei eine Familie von sCAMs, sogenannte Neurexine, besonders in Betracht gezogen wird. In-vivo-Untersuchungen zeigen jedoch, dass das Ausschalten von Neurexinen nicht zur Zerstörung von Synapsen führt.

Die Arbeit von Dr. Kurshan weist darauf hin, dass präsynaptische zytosolische Gerüstproteine sich selbst mit der Zellmembran assoziieren und anschließend Neurexine rekrutieren können, um Synapsen zu stabilisieren. In ihrer neuen Forschung, die Bildgebung, Proteomik, Computermodellierung und transgene Manipulation nutzt, wollen sie und ihr Labor herausfinden, welche Proteine und Zellmembrankomponenten beteiligt sind und wie sie interagieren. Die Forschung hat Auswirkungen auf eine Reihe neurologischer Störungen, die mit synaptischen Defekten verbunden sind.

Scott Linderman, Ph.D., Assistenzprofessor, Statistik und Wu Tsai Neurosciences Institute, Stanford University, Stanford, CA

Methoden des maschinellen Lernens zur Entdeckung der Struktur in neuronalen und Verhaltensdaten

Dr. Lindermans Beiträge zur Neurowissenschaft liegen in der Entwicklung von Methoden des maschinellen Lernens, mit denen die enormen Datenmengen, die diese Art von Forschung produziert, verwaltet und Erkenntnisse daraus gewonnen werden können, beispielsweise hochauflösende Aufzeichnungen einer großen Anzahl von Neuronen im gesamten Gehirn und die gleichzeitige Beobachtung des Verhaltens freier Menschen Verhalten von Tieren über einen längeren Zeitraum hinweg. Linderman und sein Team arbeiten mit Forschungslabors zusammen, um probabilistische Methoden des maschinellen Lernens zu entwickeln, um Muster in all diesen Daten zu finden.

Lindermans Labor konzentriert sich speziell auf rechnergestützte Neuroethologie und probabilistische Modellierung – im Wesentlichen darauf, herauszufinden, wie man statistische Modelle erstellt und an die Art von Daten anpasst, die Forscher heute produzieren. Seine laufenden und zukünftigen Projekte zeigen, wie vielfältig maschinelles Lernen in der Neuroforschung eingesetzt werden kann. Linderman geht die Arbeit als integrierter Partner mit experimentellen Mitarbeitern an und trägt durch die Entwicklung von Methoden zur Lösung der Probleme der Neurobiologie auch dazu bei, die Bereiche Statistik und maschinelles Lernen voranzutreiben.

Swetha Murthy, Ph.D., Assistenzprofessor, Vollum Institute, Oregon Health and Science University, Portland, OR

Mechanosensorik zur Steuerung der Zellmorphologie

Mechanosensation – oder die Erkennung physikalischer Kraft durch eine Zelle oder ein Neuron – ist eine überraschend subtile und vielseitige Funktion, die durch bestimmte Ionenkanäle (neben anderen Proteinen) auf der Zellmembran vermittelt wird. Ein offensichtliches Beispiel ist der Tastsinn. Dr. Murthys Labor befasst sich mit einem viel kleineren Fall von Mechanosensation mit tiefgreifenden Auswirkungen auf die neurale Gesundheit: dem Prozess der Myelinisierung, bei dem spezialisierte Zellen, sogenannte Oligodendrozyten (OLs), eine Hülle um einen Nerv bilden, um die Reizleitung zu verbessern.

Es wird vermutet, dass mechanische Signale (neben anderen Faktoren) die OL-Morphologie und Myelinisierung steuern können, die zugrunde liegenden Mechanismen sind jedoch unbekannt. Murthys Labor untersucht den mechanisch aktivierten Ionenkanal TMEM63A, der in OLs exprimiert wird, um aufzudecken, wie diese Kanäle die Myelinisierung vermitteln könnten, und um wiederum Aufschluss darüber zu geben, wie mechanische Signale den Prozess steuern. Zu verstehen, wie Myelinisierung funktionieren kann – und wie sie scheitern kann – wird für Forscher hilfreich sein, die eine Reihe von Erkrankungen im Zusammenhang mit Myelinisierung untersuchen.

Karthik Shekhar, Ph.D., Chemische und biomolekulare Technik/Helen Wills Neuroscience Institute, University of California, Berkeley, Berkeley, CA

Entwicklung der neuronalen Vielfalt und Musterung im visuellen System

Dr. Shekhars Labor möchte verstehen, wie sich verschiedene neuronale Typen und ihre Organisation entwickelt haben, um den Bedürfnissen verschiedener Tiere gerecht zu werden. Seine Forschung konzentriert sich auf das visuelle System des Gehirns, insbesondere auf die Netzhaut und den primären visuellen Kortex, die bei verschiedenen Arten, die durch Hunderte Millionen Jahre Evolution voneinander getrennt sind, bemerkenswert gut konserviert sind.

Shekhars Forschung wird die evolutionäre Erhaltung und Divergenz neuronaler Typen in der Netzhaut mehrerer Wirbeltierarten untersuchen, von Fischen über Vögel bis hin zu Säugetieren, und rechnerische Ansätze verwenden, um die Evolution der neuronalen Diversität zu rekonstruieren, einschließlich der Frage, ob die Evolution zur Entstehung neuer Typen geführt hat oder Änderung bestehender Typen. Eine gleichzeitige Anstrengung wird den visuellen Kortex untersuchen und die Ursprünge früher Entwicklungsepochen, bekannt als „kritische Perioden“, aufspüren, in denen neuronale Netzwerke im Gehirn eine außerordentliche Plastizität gegenüber Sinneserfahrungen zeigen. Ein Leitgedanke, der Shekhars Ansatz zugrunde liegt, ist, dass interdisziplinäre Zusammenarbeit neue Ansätze zur Bewältigung großer Fragen der Neurowissenschaften hervorbringen kann.

Tanya Sippy, Ph.D., Assistenzprofessor, Grossman School of Medicine der New York University, New York City, NY

Modulation striataler Zellen und Synapsen durch Dopamin-Bewegungssignale

Dopamin ist vielleicht der bekannteste Neuromodulator, vor allem aufgrund seiner Rolle bei der Signalisierung von Belohnungen. Allerdings spielt Dopamin auch bei der Bewegung eine Schlüsselrolle, was sich deutlich an der Unfähigkeit von Patienten mit Parkinson-Krankheit, einer Dopaminstörung, zeigt, Bewegungen zu initiieren. Ziel von Dr. Sippy ist es, durch sehr präzise In-vivo-Messungen von Dopaminschwankungen gleichzeitig mit dem Membranpotential in Zielneuronen mehr darüber zu erfahren, wie Dopamin an der Bewegung beteiligt ist.

Membranpotenzialaufzeichnungen ermöglichen es Dr. Sippys Labormitarbeitern, zwei Eigenschaften von Neuronen zu messen, von denen bekannt ist, dass sie von der Neuromodulation beeinflusst werden: 1) die Stärke synaptischer Eingaben und 2) die Erregbarkeit der Neuronen, die bestimmt, wie sie auf diese Eingaben reagieren. Es ist jedoch sehr schwierig, sowohl die Dopaminschwankungen als auch das Membranpotential in einer Zelle zu messen. Sippys Arbeit basiert auf der Entdeckung, dass sich die Dopaminaktivität in den beiden Hemisphären des Gehirns widerspiegelt, sodass Messungen von Dopamin und Membranpotential auf gegenüberliegenden Seiten durchgeführt werden können und dennoch stark korrelierte Ergebnisse liefern. Mit diesen Aufnahmen wird Sippy das Dopaminsystem optogenetisch manipulieren und sehen, wie sich die Aktivierung oder Unterdrückung von Dopamin auf die Eigenschaften von Zielneuronen auswirkt und wie sich dies auf die Aktionen des Tieres auswirkt.

Moriel Zelikowsky, Ph.D., Assistenzprofessor, University of Utah, Salt Lake City, UT

Neuropeptiderge kortikale Kontrolle der sozialen Isolation

Eine längere soziale Isolation kann sich negativ auf das Leben von Säugetieren auswirken und zu einem starken Anstieg der Aggression führen. Während sich viele Studien mit der subkortikalen Kontrolle natürlicher Formen der Aggression befassten, haben sich nur wenige mit pathologischen Formen der Aggression oder deren Top-Down-Kontrolle befasst. Ziel von Dr. Zelikowsky ist es, die Mechanismen und kortikalen Schaltkreise besser zu verstehen, die an der Entstehung von Aggression als Folge chronischer sozialer Isolation beteiligt sind.

Erste Untersuchungen anhand eines Mausmodells identifizierten eine Rolle des Neuropeptids Tachykinin 2 (Tac2) als subkortikaler Neuromodulator für isolationsbedingte Angst und Aggression. Entscheidend ist, dass Tac2 nach sozialer Isolation auch im medialen präfrontalen Kortex (mPFC) hochreguliert war. Zelikowskys Forschung nutzt zelltypspezifische Störungen bei Mäusen, die soziale Isolation erlebt haben. Maschinelles Lernen wird verwendet, um Verhaltenscluster zu identifizieren, die der abgebildeten Gehirnaktivität zugeordnet werden. Durch das Verständnis, wie Isolation das Gehirn von Säugetieren verändern kann, können zukünftige Forscher möglicherweise die Auswirkungen längerer sozialer Deprivation beim Menschen besser verstehen.

Christine Konstantinopel, Ph.D., Assistenzprofessor, New York University Center for Neural Science, New York City, NY

Neuronale Schaltungsmechanismen der Inferenz

Dr. Constantinople arbeitet mit einem Rattenmodell, um herauszufinden, welche Teile des Gehirns daran beteiligt sind, auf Dinge über die Welt zu schließen und wie Neuronen dazu kommen, Dinge in der Welt darzustellen, und um die neurologischen Unterschiede zwischen einer kognitiven Entscheidung in einer unsicheren Umgebung oder einem Sturz aufzudecken zurück zum gewohnten Handeln. Das Experiment beinhaltet das Warten auf eine bekannte Wasserbelohnung oder das „Aussteigen“ in der Hoffnung, dass die nächste angebotene Belohnung lohnender ist.

Durch die Überwachung der Gehirnaktivität in mehreren Regionen und in bestimmten Projektionen sowohl während vorhersagbarer als auch unvorhersehbarer Perioden und der Übergänge zwischen ihnen und die Inaktivierung bestimmter Gehirnregionen und Nervenbahnen in verschiedenen Studien schlägt Dr. Constantine vor, die an der Inferenz beteiligten Mechanismen zu identifizieren. Sie schlägt vor, dass bei der Auswahl von Handlungen auf der Grundlage eines mentalen Modells im Vergleich zu modellfreien Entscheidungen unterschiedliche Prozesse beteiligt sind; dass verschiedene Thalamuskerne die Belohnungen und die Geschichte der Ratte separat codieren; und dass der orbitofrontale Kortex (OFC) diese beiden überlappenden, aber unterschiedlichen Eingaben integriert, um auf unbekannte Zustände zu schließen.

Bradley Dickerson, Ph.D., Assistenzprofessor, Princeton Neuroscience Institute, Princeton University, Princeton, NJ

Proportional-Integral-Feedback in einem biologischen „Kreisel“

Das Nervensystem sammelt und verarbeitet eingehende Informationen innerhalb von Millisekunden – manchmal mit fest verdrahteten Reflexen, manchmal mit Absicht. Dr. Dickerson schlägt vor, den Grad der Kontrolle, den Fruchtfliegen über bestimmte Flügelmuskelbaugruppen haben, durch ein Experiment aufzuklären, das spezialisierte mechanosensorische Organe untersucht, die nur für Fliegen bekannt sind und als Halteres bekannt sind, die als eine Art automatisches Gyroskop fungieren.

Dr. Dickerson schlägt vor, dass das Halfter separate Kontrollmechanismen hat, die während Störungen rekrutiert werden können, um der Fliege maximale Kontrolle zu bieten. In der Fachsprache der Steuerungstechnik glaubt er, dass die Haltere sowohl auf proportionales (die Größe einer Störung) als auch auf integrales (wie sich die Störung im Laufe der Zeit ändert) Feedback reagieren kann – eine größere Raffinesse als bisher angenommen. Mit einem Epifluoreszenzmikroskop, einem Zwei-Photonen-Mikroskop über der Fliege zur Überwachung der Gehirnaktivität und einer Kamera unter der Flügelbewegung wird er verfolgen, was in Neuronen und Muskeln passiert, wenn der Fliege visuelle Reize präsentiert werden. Er hofft, ein Modell dafür zu schaffen, wie Gehirne, Neuronen und Muskeln kommunizieren, das unser Verständnis der Bewegungssteuerung verbessern kann.

Markita Landry, Ph.D., Assistenzprofessor, University of California – Berkeley, Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Berkely, CA

Aufhellung der Oxytocin-Signalübertragung im Gehirn mit Nahinfrarot-Fluoreszenz-Nanosensoren

Die Arbeit von Dr. Landry umfasst die Herstellung von „optischen Sonden“ – winzige Kohlenstoffnanoröhren mit einem an die Oberfläche gebundenen Peptid, die in Gegenwart von Oxytocin im Gehirn im Nahinfrarotlicht fluoreszieren. Diese Fluoreszenz kann im Millisekundenbereich mit hoher Präzision nachgewiesen werden, sodass Forscher genau sehen können, wo und wann sie in einem Gehirn vorhanden ist, und so identifizieren können, unter welchen Bedingungen die Oxytocin-Freisetzung in Stimmung, Verhalten und Gesellschaft beeinträchtigt (und somit behandelbar) sein könnte Störungen.

Wichtig ist, dass diese Nanoröhren extern in Gehirngewebe eingeführt werden können; Die Fluoreszenz ist nicht das Ergebnis einer genetischen Kodierung, daher kann sie an nicht veränderten Tieren verwendet werden. Da sie Nahinfrarotlicht emittieren, ist es möglich, dass das Licht durch den Schädel wahrgenommen werden kann, was eine minimale Störung der Probanden ermöglichen würde. Mit diesen Sensoren als Werkzeug hofft Dr. Landry, zur Verbesserung der Diagnose neurologischer Erkrankungen beizutragen und so die Behandlung vieler solcher Erkrankungen zu entstigmatisieren und zu verbessern.

Lauren Orefice, Ph.D., Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School, Boston, MA

Entwicklung, Funktion und Dysfunktion somatosensorischer und viszerosensorischer Systeme bei Autismus-Spektrum-Störungen

Es wurde traditionell angenommen, dass die Autismus-Spektrum-Störung (ASD) ausschließlich durch Anomalien im Gehirn verursacht wird, aber in ihrer Forschung hat Dr. Orefice herausgefunden, dass Veränderungen in peripheren sensorischen Neuronen zur Entwicklung von ASD-Symptomen bei Mäusen beitragen, einschließlich Überempfindlichkeit auf Berührung der Haut und verändertes Sozialverhalten. Ihre aktuelle Forschung wird sich darauf konzentrieren, ob periphere sensorische Neuronen der Dorsalwurzelganglien (DRG), die Reize im Gastrointestinaltrakt erkennen, in Mausmodellen für ASD ebenfalls abnormal sind, und zu verstehen, wie Veränderungen in der Entwicklung somatosensorischer Schaltkreise aufgrund einer Dysfunktion peripherer sensorischer Neuronen resultieren Veränderungen an verbundenen Gehirnschaltkreisen, die soziales Verhalten regulieren oder modifizieren.

Schließlich wird sich Dr. Orefice darauf konzentrieren, ihre Erkenntnisse aus präklinischen Mausstudien auf das Verständnis von ASD-assoziierten sensorischen Problemen beim Menschen zu übertragen. Dr. Orefice wird zunächst testen, ob Ansätze, die die Erregbarkeit peripherer sensorischer Neuronen reduzieren, die Überreaktivität bei Berührung und Magen-Darm-Probleme bei Mäusen verbessern können. Sie wird diese Erkenntnisse bei Mäusen nutzen, um die menschliche Physiologie besser zu verstehen, indem sie Studien an kultivierten Zellen von Menschen mit ASS verwendet.

Kanaka Rajan, Ph.D., Außerordentlicher Professor, Abteilung für Neurobiologie, Blavatnik Institute, Harvard Medical School; Fakultät, Kempner Institute for the Study of Natural and Artificial Intelligence, Harvard University

Multiskalige neuronale Netzwerkmodelle zur Ableitung funktioneller Motive im Gehirn

Dr. Rajan nutzt die Leistungsfähigkeit von KI-basierten Modellen, um bessere, prädiktivere Darstellungen des Gehirns zu erstellen. Unter Verwendung von rekurrenten neuronalen Netzwerkmodellen (RNNs) hat Dr. Rajan entdeckt, dass das Auferlegen von mehr Einschränkungen für Rechenmodelle zu konsistenteren Ergebnissen und kleineren, robusteren Lösungsräumen führte. Seitdem hat sie sich der Entwicklung von Multiskalen-RNNs zugewandt, bei denen die Einschränkungen neuronale, Verhaltens- und anatomische Daten aus realen Experimenten sind und gleichzeitig angewendet werden. Ihr nächster Schritt wird die Erstellung von Multiskalen-RNNs sein, die solche Daten verwenden, die von mehreren in den Neurowissenschaften gut untersuchten Arten aufgezeichnet wurden – Larven von Zebrafischen, Fruchtfliegen und Mäusen –, um Modelle zu erstellen.

Letztendlich wird die Verwendung von Datensätzen verschiedener Arten es Dr. Rajan ermöglichen, „funktionale Motive“ zu identifizieren und sie zu verwenden, um unerwartete Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen diesen Systemen zu entdecken. Diese gemeinsamen, diskreten Ensembles aktiver Neuronen, die unabhängig von der Art mit ähnlichen Verhaltensweisen und Zuständen verbunden sind, werden uns dabei helfen, auf einer grundlegenden Ebene zu erschließen, wie Gehirne funktionieren. Mit den verfügbaren Daten können diese Modelle viele Szenarien ausführen und identifizieren, welche Änderungen in der Struktur oder neuronalen Aktivität zu unterschiedlichen Verhaltensergebnissen führen.

Weiwei Wang, Ph.D., Assistenzprofessor, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, TX

Verständnis der Konstruktion und Funktion von glycinergen postsynaptischen Anordnungen

Die Art und Weise, wie Neuronen miteinander kommunizieren, ist bemerkenswert kompliziert: Neurotransmitter werden über Synapsen von einem Neuron zum nächsten weitergegeben und signalisieren synaptischen Rezeptoren auf dem empfangenden Neuron, sich zu öffnen und Kanäle zu bilden, die Ionen passieren lassen und so ein elektrisches Signal übertragen. Wenn die Synapsen jedoch nicht funktionieren oder sich nicht bilden, kann die Beeinträchtigung dieser Signale zu neurologischen Störungen beitragen. Dr. Wang versucht, unser Verständnis dieser Synapsen zu erweitern, wie sie sich bilden und wie sie funktionieren – insbesondere, wie sie synaptische Rezeptoren in Clustern organisieren und warum es wichtig ist, dass sich die Rezeptoren in hohen Konzentrationen ansammeln –, indem sie das Glycinergikum im Detail untersucht Synapse.

Dr. Wang wird die Kryo-Elektronenmikroskopie verwenden, um die Molekularstruktur jedes glycinergen Synapsen-Subtyps, der noch nicht aufgeklärt wurde, genau zu identifizieren und so zu identifizieren, wie jeder funktioniert; testen, wie das Gerüst, auf dem sich die Glycinrezeptoren ansammeln, aus den Proteinen Gephyrin, Neuroligin-2 und Collybistin gebildet wird; und schließlich gereinigte Rezeptoren auf einer künstlichen Membran testen, zuerst isoliert, dann an das Gerüst gebunden und dann in einem Cluster an das Gerüst gebunden, um zu sehen, wie sich die Funktion ändert.

Lucas Cheadle, PhD, Assistant Professor, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY 

Aufdeckung der molekularen Basis der Mikroglia-Funktion im stimulierten Gehirn

In seiner Forschung untersucht Dr. Cheadle die Entwicklung visueller neuronaler Verbindungen anhand eines Mausmodells, bei dem einige Mäuse in einer entscheidenden Entwicklungsphase in einer lichtfreien Umgebung aufgezogen werden. Seine frühere Forschung zeigt, dass Mikroglia im Wesentlichen das visuelle System „formen“ und synaptische Verbindungen aussondern, die weniger nützlich sind. Infolgedessen ist die physikalische Anordnung dieses Teils des neuronalen Systems bei Mäusen, die im Dunkeln aufgezogen werden, anders als bei Mäusen, die bei Licht aufgezogen werden. In seiner laufenden Arbeit wird Dr. Cheadle versuchen, auf molekularer Ebene zu identifizieren, wie Mikroglia durch äußere Faktoren (wie Licht) stimuliert werden und durch welche Mechanismen sie dann Synapsen formen.

Die Forschung bietet mehrere neue Ansätze, darunter die Verwendung von Gen-Editing-Technologie, um bestimmte Mikrogliagene auszuschalten, um ihre Rolle bei der Entwicklung visueller Schaltkreise zu definieren, sowie die Schaffung einer transgenen Mauslinie, die funktionell aktive Mikrogliazellen im Gehirn markiert, beides Taktiken häufig auf Neuronen angewendet, die Dr. Cheadle anpasst, um zum ersten Mal Mikroglia zu untersuchen.

Josie Clowney, PhD, Assistant Professor, University of Michigan, Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology, Ann Arbor, MI

Ein feministisches Framing von Fruitless: Männlichkeit als Unterdrückung weiblicher neuronaler Programme

Ein Großteil der Forschung zu den Unterschieden zwischen männlichen und weiblichen Gehirnen war verhaltensbezogen, wie zum Beispiel die Durchführung von Paarungsritualen, aber weniger ist darüber bekannt, wie die Gene, die diese Rituale antreiben, im Gehirn abgestimmt sind. Dr. Clowney stellt die Hypothese auf, dass es sich bei dem Prozess um eine Subtraktion handelt. Ihre bisherigen Studien mit einem Fruchtfliegenmodell legen nahe, dass das männliche Gehirn eher aus der Entfernung neuronaler Programme aus einem „Basismodell“, das dem weiblichen Gehirn viel näher liegt, als aus der Schaffung neuer Programme resultieren könnte.

Der Schlüssel zu diesem Prozess ist ein Fruchtfliegen-Transkriptionsfaktor namens „Fruitless“, ein Protein, das nur in männlichen Fruchtfliegengehirnen gebildet wird. In ihrer Forschung wird Dr. Clowney Experimente mit einer Vielzahl von Techniken durchführen, um den Gewinn oder Verlust von geschlechtsbezogenen Schaltkreisen und Verhaltensweisen bei Tieren mit oder ohne Fruitless zu beobachten.

Shaul Druckmann, PhD, Assistant Professor für Neurobiologie und für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften, Stanford University, Stanford, CA

Wie berechnet das Gehirn anhand von Aktivitäten, die über Populationen und Hirnareale verteilt sind?

Nach jahrzehntelanger Forschung haben wir immer noch ein begrenztes Verständnis davon, wie das Gehirn über Regionen hinweg Berechnungen durchführt. Diese sehr grundlegende Frage steht im Mittelpunkt der Arbeit von Dr. Druckmann, die sich den zunehmenden Umfang und die Detailliertheit der Aufzeichnung von Gehirnaktivitäten zunutze macht, um zu untersuchen, was im Gehirn zwischen Reiz und Reaktion passiert, insbesondere bei verzögerter Reaktion und Kurzzeitgedächtnis ist verlobt.

Vorläufige Daten zeigen, dass in diesen Situationen Aktivität über Regionen und in verschiedenen neuronalen Populationen hinweg vorhanden ist und sich ändert, und Druckmann möchte zeigen, dass diese kollektive Aktivität über Hirnareale hinweg interagiert und wie Interaktionen die notwendigen Erinnerungen und Bewegungsabsichten „fixieren“ können. selbst wenn die Aktivität einer einzelnen Region oder Bevölkerung fehlerhaft sein könnte. Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, die Arbeitsweise von Forschern zu erweitern; Sein Projekt beinhaltet eine intensive Zusammenarbeit mit mehreren anderen Forschern, und er hofft, sowohl die Grundlagenforschung als auch die klinische Anwendung seiner Erkenntnisse verfolgen zu können.

Laura Lewis, PhD, Assistant Professor, Boston University, Department of Biomedical Engineering, Boston, MA

Bildgebende neuronale und Fluiddynamik im schlafenden Gehirn

Sowohl die neuronale Aktivität als auch die Flüssigkeitsdynamik des Liquor (CSF) ändern sich während des Schlafs, mit unterschiedlichen Konsequenzen – die sensorischen Systeme verschieben sich weg von der Wahrnehmung externer Reize und hin zur Reaktivierung des Gedächtnisses, und der Liquor fließt in das Gehirn und entfernt toxische Proteine, die sich während des Schlafs ansammeln wachen Stunden. Interessanterweise sind die beiden Prozesse eng korreliert. In ihrer Forschung wird Dr. Lewis den Zusammenhang zwischen neuronaler und fluider Dynamik während des Schlafs und deren Zusammenhang mit der Gesundheit des Gehirns untersuchen.

Dazu verwendet Dr. Lewis innovative Methoden, um die synchronisierte, präzise neuronale Aktivität und den Liquorfluss zu beobachten. Ihre Forschung wird zunächst untersuchen, wie diese langsamen Wellen im Gehirn aktiviert werden und welche neuronalen Netze beteiligt sind, indem sie akustische Reize verwendet, die langsame Wellen verstärken können. Zweitens wird sie den Zusammenhang zwischen diesen langsamen Wellen und dem Liquorfluss untersuchen.

Ashok Litwin-Kumar, PhD, Assistant Professor, Department of Neuroscience and Zuckerman Institute, Columbia University, New York, NY

Konnektom-beschränkte Modelle des adaptiven Verhaltens

In seiner Forschung zielt Dr. Litwin-Kumar darauf ab, eine Methodik zu entwickeln, um die Welten des Konnektoms (Schaltpläne des Nervensystems) und funktionelle Verhaltensmodelle zusammenzubringen, indem er Wege entwickelt, um relevante Strukturen innerhalb eines Konnektoms zu identifizieren, die die Verhaltensmodelle einschränken können – zum Beispiel indem man die Modelle so einschränkt, dass sie nur synaptische Verbindungen verwenden, die physikalisch im Konnektom existieren, anstatt physikalisch unmögliche Sprünge zwischen Neuronen zu machen.

Um diesen Ansatz zu testen und zu verfeinern, konzentriert sich Dr. Litwin-Kumar zunächst auf das Konnektom eines Teils des Fruchtfliegengehirns. In diesem Teil des Gehirns werden sensorische Inputs auf Output-Neuronen projiziert, die Verhaltensweisen wie Annäherungs- oder Vermeidungsreaktionen auslösen. Das Team wird versuchen, Strukturen innerhalb des Konnektoms effizient zu identifizieren, die widerspiegeln, wie Informationen weitergegeben werden. Dann testen sie Deep-Learning-Modelle, die durch diese Verbindungen eingeschränkt sind, um zu sehen, wie effektiv sie Reaktionen auf Stimuli im Vergleich zu nicht eingeschränkten Modellen vorhersagen.

David Schneider, PhD, Assistant Professor, New York University, Center for Neural Science, New York, NY

Koordinatentransformationen im Mauskortex

Dr. Schneiders Arbeit konzentriert sich darauf, wie motorische Steuerung und sensorische Regionen des Gehirns auf diese Weise zusammenarbeiten und wird daran arbeiten, herauszufinden, wie das Gehirn lernt und Erinnerungen bildet, die die Grundlage für das Erwartete bilden. In seinen Experimenten konzentriert sich Dr. Schneider auf eine Leitung, die eine motorische Kontrollregion mit einer auditiven sensorischen Region verbindet. Immer wenn eine Bewegung ausgeführt wird, kommunizieren die beiden Regionen auf eine Weise, die das Gehör anweist, den durch diese Bewegung erzeugten Klang zu ignorieren.

Diese Experimente werden dazu beitragen, die Rolle bestimmter Neuronen bei der Antizipation sensorischer Reaktionen zu identifizieren, wie motorische Kontrolle und sensorische Zentren des Gehirns interagieren und wie sich die Bahnen zwischen den motorischen und sensorischen Regionen ändern, wenn ein neuer Klang „erwartet“ wird. Weitere Forschungen werden bestimmte Bahnen im Gehirn blockieren, um ihre Rolle bei der Erstellung von Vorhersagen zu bestimmen, und auch sehen, wie das Gehirn visuelle Eingaben verwendet, um selbst erzeugte Geräusche vorherzusagen.

Swathi Yadlapalli, PhD, Assistant Professor, University of Michigan Medical School, Abteilung für Zell- und Entwicklungsbiologie, Ann Arbor, MI

Zelluläre Mechanismen, die circadiane Rhythmen kontrollieren

Circadiane Uhren steuern viele der Rhythmen unseres biologischen Systems, wie zum Beispiel wenn wir schlafen, aufwachen, wie wir metabolisieren und vieles mehr. Aber was genau in einer bestimmten Zelle passiert, um diesen Rhythmus zu erzeugen, ist kaum bekannt. Frühere biochemische und genetische Forschungen hatten entscheidende Proteine identifiziert, die entweder positive oder hemmende Transkriptionsfaktoren sind, die eine Rolle bei zirkadianen Rhythmen spielen. Dr. Yadlapalli hat erstmals innovative Methoden entwickelt, um diese Proteine und ihre Interaktion über einen Zeitraum von 24 Stunden in lebenden Zellen von Fruchtfliegen in einer hochauflösenden Einzelzelldarstellung zu visualisieren. Diese Methoden enthüllten die Rolle eines der wichtigsten hemmenden Transkriptionsfaktoren, genannt PER, der sich sammelt, um gleichmäßig um die Hülle des Zellkerns verteilte Herde zu bilden und eine Rolle bei der Veränderung der Kernposition von Uhrgenen während des Zyklus spielt.

In einer Reihe von Experimenten wird Dr. Yadlapalli die Mechanismen dieses Prozesses untersuchen – wie sich die Herde bilden und wo sie sich lokalisieren und wie sie die Unterdrückung von taktgesteuerten Genen fördern. Ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser grundlegenden, leistungsstarken zellulären Prozesse wird einen Ausgangspunkt für die Erforschung vieler Schlaf- und Stoffwechselstörungen sowie neurologischer Erkrankungen sein.

Steven Flavell, Ph.D., Assistenzprofessor, Picower-Institut für Lernen und Gedächtnis, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Aufklärung grundlegender Mechanismen der Darm-Hirn-Signalübertragung bei C. elegans

Es ist wenig darüber bekannt, wie Darm und Gehirn mechanistisch interagieren. Dr. Flavells Forschung wird auf Entdeckungen aufbauen, die sein Labor gemacht hat, um das zu studieren C. elegans Wurm, dessen einfaches und genau definiertes Nervensystem relativ komplexe Verhaltensweisen erzeugen kann, die im Labor leicht untersucht werden können. Dr. Flavell und sein Team haben einen bestimmten Typ von enterischem Neuron (Neuronen, die den Darm auskleiden) identifiziert, der nur während dieser Zeit aktiv ist C. elegans ernähren sich von Bakterien. Seine Experimente werden die bakteriellen Signale identifizieren, die die Neuronen aktivieren, die Rolle anderer Neuronen bei der Signalübertragung zwischen Darm und Gehirn untersuchen und untersuchen, wie das Feedback des Gehirns den Nachweis von Darmbakterien beeinflusst. Diese Forschung könnte neue Forschungslinien zum menschlichen Mikrobiom und dessen Einfluss auf die menschliche Gesundheit und Krankheit, einschließlich neurologischer und psychiatrischer Störungen, eröffnen.

Nuo Li, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurowissenschaften, Baylor College of Medicine, Houston, TX

Kleinhirnberechnungen während der Motorplanung

Dr. Lis Labor hat gezeigt, dass der vordere laterale motorische Kortex (ALM, ein bestimmter Teil des frontalen Kortex der Maus) und das Kleinhirn in einer Schleife eingeschlossen sind, während die Maus eine Aktion plant. Noch unbekannt ist genau, welche Informationen hin und her weitergegeben werden, aber sie unterscheiden sich von dem Signal, das die Muskeln tatsächlich antreibt. Wenn die Verbindung während der Planung auch nur für einen Moment unterbrochen wird, wird die Bewegung falsch ausgeführt.

Dr. Lis Experimente werden die Rolle des Kleinhirns bei der motorischen Planung aufdecken und die anatomischen Strukturen definieren, die es und das ALM verbinden. Er wird die Kleinhirnrinde abbilden und herausfinden, welche Populationen eines speziellen Zelltyps, der bei der Kleinhirnberechnung verwendet wird, Purkinje-Zellen genannt, vom ALM in der Motorplanung aktiviert werden und welche Signale sie während der Planung hin und her senden. Ein zweites Ziel wird untersuchen, an welcher Art von Berechnung das Kleinhirn beteiligt ist. Durch diese Arbeit wird Dr. Li mehr über diese hoch entwickelten, grundlegenden Gehirnprozesse erfahren.

Lauren O'Connell, Ph.D., Assistenzprofessor für Biologie, Stanford University, Stanford, CA.

Neuronale Basis elterlicher Engramme im kindlichen Gehirn

Dr. O'Connells Arbeit wird dazu beitragen, herauszufinden, wie Erinnerungen im Säuglingsalter als Teil des Bindungsprozesses gebildet werden, diese Gedächtnisabdrücke verfolgen, um festzustellen, wie sie sich auf zukünftige Entscheidungen auswirken, und die neurologischen Auswirkungen einer gestörten Bindung untersuchen. Bei den Fröschen, die O'Connell studiert, führt das Empfangen von Nahrung und Pflege dazu, dass die Kaulquappe sich bei den Eltern einprägt, was sich wiederum auf die zukünftige Partnerwahl der Kaulquappe auswirkt: Sie bevorzugt Partner, die wie die Pflegekraft aussehen.

O'Connell hat neuronale Marker identifiziert, die mit Kaulquappen angereichert sind, die um Nahrung betteln und denen entsprechen, die mit einer Reihe von neurologischen Problemen im Zusammenhang mit Lernen und sozialem Verhalten beim Menschen zusammenhängen. Ihre Forschung wird die neuronale Architektur untersuchen, die an der Erkennung und Bindung von Säuglingen mit Betreuern beteiligt ist, sowie die Gehirnaktivität, wenn später im Leben Partnerentscheidungen getroffen werden, um herauszufinden, wie die neuronale Aktivität in jedem Prozess zusammenhängt.

Zhaozhou Qiu, Ph.D., Assistenzprofessor für Physiologie und Neurowissenschaften, Johns Hopkins University, Baltimore, MD

Entdeckung der molekularen Identität und Funktion neuartiger Chloridkanäle im Nervensystem

Bisher wurde viel Forschung auf Ionenkanäle konzentriert, die positiv geladene Ionen wie Natrium, Kalium und Calcium leiten. Die Funktion von Ionenkanälen, die den Durchgang von Chlorid, dem am häufigsten vorkommenden negativ geladenen Ion, ermöglichen, ist jedoch nach wie vor wenig bekannt. Durch die Durchführung von Genomics-Screenings mit hohem Durchsatz haben Dr. Qiu und sein Forschungsteam zwei neue Familien von Chloridkanälen identifiziert, die durch Erhöhung des Zellvolumens bzw. durch sauren pH-Wert aktiviert werden. Seine Forschung zielt darauf ab, die neurologische Funktion dieser neuen Ionenkanäle zu untersuchen, wobei der Schwerpunkt auf Neuron-Glia-Wechselwirkungen, synaptischer Plastizität sowie Lernen und Gedächtnis liegt. Dr. Qiu wird diesen Ansatz auf andere mysteriöse Chloridkanäle im Gehirn ausweiten. Seine Forschung wird wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie Chlorid im Nervensystem reguliert wird.

Maria Antonietta Tosches, Ph.D., Assistenzprofessor, Columbia University, New York, NY

Die Evolution von Genmodulen und Schaltungsmotiven für die kortikale Hemmung

Das moderne Gehirn war von einer langen Evolutionsgeschichte geprägt. Dr. Tosches forscht, um diese Prozesse zu verstehen und herauszufinden, welche grundlegenden neuronalen Systeme bei Wirbeltieren erhalten geblieben sind, die durch Hunderte von Millionen Jahren Evolution voneinander getrennt sind.

Dr. Tosches erforscht die Evolutionsgeschichte von GABAergen Neuronen. Ihre früheren Experimente haben gezeigt, dass die GABAergen Neuronen von Reptilien und Säugetieren genetisch ähnlich sind, was darauf hinweist, dass diese Neuronentypen bereits bei Vorfahren von Wirbeltieren existierten; Sie teilen auch Genmodule, die mit spezifischen neuronalen Funktionen in beiden Gehirntypen assoziiert sind. In Tosches 'neuer Forschung wird sie feststellen, ob dieselben Neuronentypen im einfachen Gehirn von Salamandern vorkommen. Diese Arbeit wird ein völlig neues Tiermodell für die Schaltungsneurowissenschaften vorstellen und unser Verständnis der Funktionsweise des Gehirns auf einer fundamentalen Ebene erweitern.

Daniel Wacker, Ph.D., Assistenzprofessor an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai, New York, NY

Beschleunigung der Wirkstoffentdeckung bei kognitiven Störungen durch Strukturuntersuchungen eines Serotoninrezeptors

Dr. Wacker schlägt einen neuartigen Ansatz zur Wirkstoffentdeckung vor, der sich auf einen spezifischen Serotoninrezeptor konzentriert, der als 5-HT bekannt ist₇R (das nicht die gleichen Risiken birgt wie die Aktivierung des Dopaminsystems wie viele andere Medikamente), die Struktur dieses Rezeptors auf molekularer Ebene sorgfältig abbildet und nach Verbindungen sucht, die auf bestimmte Weise an diesen Rezeptor binden. Dr. Wacker schlägt vor, eine Strukturuntersuchung des Rezeptors mittels Röntgenkristallographie an gereinigten Proben des Rezeptors durchzuführen. Das Wacker-Team wird dann eine computergestützte Suche von Hunderten Millionen Verbindungen durchführen und deren 3D-Struktur mit dem 3D-Modell des Rezeptors vergleichen, um diejenigen zu ermitteln, die am wahrscheinlichsten „passen“. Dieser computergestützte Prozess bietet die Möglichkeit, Arzneimittel im Wesentlichen anhand ihrer Struktur vorab zu untersuchen und ihre Entwicklung zu beschleunigen.

Jayeeta Basu, Ph.D., Assistenzprofessor am Neuroscience Institute der New York University School of Medicine in New York, NY

Kortikale sensorische Modulation der Hippocampusaktivität und der räumlichen Repräsentation

Dr. Basu zielt darauf ab, die Schaltkreise zwischen dem LEC und bestimmten Hippocampus-Neuronen abzubilden. Ihr Labor wird direkt die Signale aufzeichnen, die von den dünnen Dendriten der Neuronen empfangen werden, wenn LEC-Signale mit oder ohne MEC-Signale und mit unterschiedlichen Signalstärken gesendet werden. Eine zweite Reihe von Experimenten mit Mäusen wird die Hypothese überprüfen, dass diese LEC-Eingaben die Schaffung von Ortserinnerungen unterstützen, während lernende Duftstimmungen das Verhalten auslösen, um Belohnungen an verschiedenen Orten zu suchen. Die Forscher werden sehen, wie das Ein- und Ausschalten von LEC-Signalen während des Lernens oder des Rückrufens die Aktivierung von Ortszellen im Gehirn und das Lernverhalten selbst beeinflusst. Diese Forschung könnte in zukünftigen Studien zur Alzheimer-Krankheit, PTBS und anderen Erkrankungen relevant sein, bei denen Gedächtnis und kontextuelle „Auslöser“ aktiviert werden.

Juan Du, Ph.D., Assistenzprofessor, Programm für Strukturbiologie, Zentrum für Krebs- und Zellbiologie, Van Andel Research Institute, Grand Rapids, MI

Regulationsmechanismus von wärmeempfindlichen Rezeptoren im Nervensystem

Dr. Du wird ein dreiteiliges Projekt durchführen, um die Geheimnisse zu entschlüsseln, wie Temperaturinformationen vom neuronalen System empfangen und verarbeitet werden. Sie betrachtet drei bestimmte Rezeptoren, einen, der von außen kühle und kalte Temperaturen erfasst, einen, der extreme äußere Hitze erfasst und einen, der warme Temperaturen im Gehirn erfasst (zur Regulierung der Körpertemperatur). Sie wird zunächst die Reinigungsbedingungen für diese Rezeptoren ermitteln Sie können extrahiert und in Laborexperimenten verwendet werden und funktionieren genauso wie Rezeptoren im Körper.

Ein zweites Ziel ist es zu sehen, welche Strukturen auf den Rezeptoren durch Temperatur aktiviert werden und wie sie funktionieren. Dazu gehört auch die Entwicklung neuer Therapeutika, die an diese Strukturen binden und diese regulieren können. Drittens werden, wenn die Strukturen verstanden sind, Validierungsexperimente durchgeführt, bei denen die Rezeptoren mutiert werden, um die Temperaturempfindlichkeit zu ändern oder zu entfernen, zunächst an Zellen und dann an Mäusen, um zu sehen, wie sich Änderungen an temperaturempfindlichen Rezeptoren auf das Verhalten auswirken.

Mark Harnett, Ph.D., Assistenzprofessorin für Gehirn- und Kognitionswissenschaften, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

Beeinträchtigung der dendritischen Kompartimentierung zur Bewertung einzelner kortikaler Neuronenberechnungen

Dr. Harnett untersucht Dendriten im visuellen System mit präzisen elektrischen und optischen Werkzeugen, um zu messen, wie sich Signale entlang der Dendritenäste ausbreiten, und um zu messen, wie die Veränderung der Dendriten die Funktionsweise des Neurons verändert. Diese Störungen ermöglichen es Dr. Harnett zu testen, ob die Hemmung von Signalen auf einem bestimmten Zweig eines Dendriten die Reaktion des neuronalen Netzwerks auf bestimmte visuelle Reize verändert. Zu lernen, dass ein einzelnes Neuron im Wesentlichen aus einem eigenen Netzwerk kleinerer Signalprozessoren besteht, würde unser Verständnis der Art und Weise, wie das Gehirn rechnet, verändern. Dies könnte sich unter anderem darauf auswirken, wie sich die künstliche Intelligenz, die sich an neuronalen Netzen orientiert, in den kommenden Jahren entwickelt.

Weizhe Hong, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilungen für Biologische Chemie und Neurobiologie, Universität von Kalifornien, Los Angeles, CA.

Neuronale Schaltungsmechanismen des mütterlichen Verhaltens

Ein besonderer Schwerpunkt von Dr. Hongs Arbeit liegt auf der Untersuchung der Rolle einer evolutionär konservierten Gehirnregion, der Amygdala, bei der Kontrolle des Elternverhaltens. Während weibliche Mäuse in der Regel ein ausgeprägtes Verhalten bei der Welpenernährung zeigen, zeigen männliche Mäuse im Allgemeinen erst dann Elternverhalten, wenn ihre eigenen Nachkommen geboren werden.

Die Forschung wird spezifische molekular definierte neuronale Populationen identifizieren, die das Verhalten von Eltern vermitteln. Die Forschung wird auch die neuronalen Schaltkreise bei Männern und Frauen vergleichen, um zu verstehen, wie die neuronale Aktivität in diesen Neuronen das Elternverhalten reguliert. Diese Forschung liefert wichtige Einblicke in die neuronalen Grundlagen eines essentiellen Sozialverhaltens und in die Grundprinzipien sexuell dimorphen Verhaltens.

Rachel Roberts-Galbraith, Ph.D., Assistenzprofessor, Abteilung für Zellbiologie, Universität von Georgia, Athen, GA

Regeneration des Zentralnervensystems bei Planaren

Dr. Roberts-Galbraith hofft, durch die Untersuchung erfolgreicher neuronaler Regeneration in der Natur Details über den Mechanismus der neuronalen Regeneration und die Rolle verschiedener Zellen zu erfahren. Ein Ziel ist es zu untersuchen, ob Neuronen Verletzungen erkennen und Reparaturen selbst initiieren können, indem sie Signale senden, die das Nachwachsen auslösen und lenken. Dr. Roberts-Galbraith vermutet, dass Neuronen die planaren Stammzellen beeinflussen, die rekrutiert werden, um Teile des Zentralnervensystems (und andere Körperteile) nachwachsen zu lassen. Eine genaue Kontrolle der Stammzellen ist für die Regeneration von entscheidender Bedeutung, da Planarier das fehlende Gewebe treu ersetzen und niemals Tumore entwickeln.

Ein weiteres Ziel besteht darin, die Rolle von Gliazellen zu untersuchen, die traditionell als Leim des Nervensystems angesehen wurden, aber eindeutig eine wichtigere Rolle spielen als bisher angenommen. Gliazellen machen einen großen Teil des Nervensystems der Tiere aus und müssen zusammen mit Neuronen regeneriert werden. Sie modulieren wahrscheinlich auch die neuronale Regeneration. Die Hoffnung ist, dass diese Forschung ein besseres Verständnis dafür liefert, wie Regeneration in den erfolgreichsten Fällen stattfinden kann, und vielleicht neue Denkweisen über neuronale Regeneration beim Menschen aufzeigt.

Shigeki Watanabe, Ph.D., Assistenzprofessor für Zellbiologie und Neurowissenschaften, Johns Hopkins University, Baltimore, MD

Mechanistische Einblicke in den Membranumbau an Synapsen

Dr. Watanabe wird eine Technik namens Flash-and-Freeze-Elektronenmikroskopie verwenden, um diesen Prozess zu erforschen. Neuronen werden mit Licht - dem Blitz - stimuliert, dann wird der Prozess mit Hochdruckgefrieren in genauen Zeitintervallen von Mikrosekunden nach der Stimulation genau gestoppt. Die gefrorenen Synapsen können dann mit einem Elektronenmikroskop sichtbar gemacht werden. Dr. Watanabe nimmt eine Reihe von Bildern auf, die nach der Stimulation in verschiedenen Zeitintervallen eingefroren werden, und erstellt so eine schrittweise Visualisierung des Prozesses sowie eine Identifizierung der beteiligten Proteine und ihrer Wirkungsweise. Dies wird nicht nur zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise von Neuronen führen, sondern auch Auswirkungen auf Krankheiten haben, die mit einer fehlerhaften neuralen Übertragung zusammenhängen, wie beispielsweise die Alzheimer-Krankheit.

Eiman Azim, Ph.D., Assistenzprofessor, Labor für Molekulare Neurobiologie,

Salk-Institut für biologische Studien, La Jolla, CA.

Wirbelsäulenkreisläufe, die die Bewegung des geschickten Vorderbeins steuern

Geschickte Bewegungen unserer Arme, Hände und Finger sind für unsere alltäglichen Interaktionen mit der Welt von grundlegender Bedeutung, aber die Wissenschaft beginnt gerade erst zu verstehen, wie bestimmte neuronale Schaltkreise die Präzision, Geschwindigkeit und Wiedergabetreue dieser beeindruckenden motorischen Verhaltensweisen steuern. Das Labor von Dr. Azim am Salk Institute ist auf diesem Gebiet führend und verfolgt einen multidisziplinären Ansatz, der darauf abzielt, die molekulare, anatomische und funktionelle Vielfalt der Bewegungsbahnen Element für Element zu untersuchen. Das Azim Lab nutzt die jüngsten Fortschritte des maschinellen Lernens, der Computer-Vision-Technologie und der molekulargenetischen Werkzeuge und zielt darauf ab, standardisiertere, unvoreingenommene Ansätze mit hohem Durchsatz zu entwickeln, um die neuronalen Grundlagen von Bewegungen zusammenzusetzen - insbesondere geschickte Bewegungen wie zielgerichtetes Erreichen und greifen. Seine Erkenntnisse könnten helfen zu klären, wie Krankheiten oder Verletzungen die normale Bewegungsausführung stören und den Weg für eine verbesserte Diagnose und Behandlung ebnen.

Rudy Behnia, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurowissenschaften am Mind Brain Behavior Institute der Columbia University-Zuckerman, New York, NY

Zustandsabhängige Neuromodulation einer Schaltung für das Bewegungssehen

Dr. Behnia untersucht die dynamischen Prozesse, die dem Sehen gewidmet sind, und untersucht, wie das visuelle System des Gehirns das Verhalten beeinflusst und Tieren und Menschen hilft, in komplexen Umgebungen mit vielen sensorischen Reizen zu überleben und zu gedeihen. Unter Verwendung des Fruchtfliegen-Modellsystems untersucht das Labor von Behnia, wie Tiere ihr Verhalten wahrnehmen und an sich ändernde Umgebungen anpassen, und zwar unter anderem durch eine Vielzahl von komplementären Techniken in vivo Einzelzell-Patch-Clamp-Aufzeichnungen, Zwei-Photonen-Aktivitäts-Imaging, optogenetische und Verhaltensparadigmen. Ein besonderer Schwerpunkt der McKnight-finanzierten Arbeit von Dr. Behnia wird die Untersuchung sein, wie interne Zustände wie Aufmerksamkeit die Empfindlichkeit des Gehirns für bestimmte Reize verändern. Diese Forschung könnte ein neues Licht auf die Rolle von Neuromodulatoren bei der Veränderung der Funktion neuronaler Schaltkreise werfen. Diese Forschung könnte auch neue Ziele für therapeutische Strategien bei Erkrankungen wie Depressionen und ADHS aufzeigen.

Felice Dunn, Ph.D., Assistenzprofessor für Augenheilkunde, Universität von Kalifornien, San Francisco

Die Etablierung und Regulation von Rod and Cone Vision

Dr. Dunns Forschung konzentriert sich darauf, herauszufinden, wie visuelle Informationen im Netzhautkreislauf analysiert und verarbeitet werden. Dieses Wissen könnte neue Wege für die Wiederherstellung verlorener Sehkraft eröffnen. Während viele Netzhauterkrankungen, die zu Sehverlust oder Erblindung führen, mit der Degeneration von Photorezeptoren beginnen, ist noch weitgehend unbekannt, wie sich die Erkrankung auf postsynaptische Neuronen auswirkt. In ihrem Labor setzt Dunn eine zeitlich gesteuerte transgene Ablation von Photorezeptoren, funktionelle Aufzeichnungen und Abbildungen einzelner Zellen sowie Methoden zur Genbearbeitung ein, um die verbleibenden Zellen und Synapsen der Netzhaut zu untersuchen. Ihre Arbeit wird dazu beitragen, aufzudecken, wie der verbleibende Kreislauf seine Struktur und Funktion in einer degenerierten Netzhaut verändert, und kann dazu beitragen, potenzielle Therapien aufzudecken, um den Verlust des Sehvermögens zu stoppen oder zu verhindern.

John Tuthill, Ph.D., Assistenzprofessorin für Physiologie und Biophysik, University of Washington, Seattle

Propriozeptive Rückkopplungskontrolle der Fortbewegung bei Drosophila

Propriozeption - das Gefühl des Körpers, sich selbst zu bewegen und sich in Position zu halten - ist für die effektive Steuerung der Bewegung von entscheidender Bedeutung. Es ist jedoch wenig bekannt, wie die motorischen Schaltkreise des Gehirns diese Rückkopplung integrieren, um zukünftige Bewegungen zu steuern. Dr. Tuthills Labor arbeitet daran, die Essenz des motorischen Lernens im Gehirn zu erschließen, indem untersucht wird, wie gehende Fruchtfliegen Hindernisse umgehen und in unvorhersehbaren Umgebungen navigieren, und die Rolle sensorischen Feedbacks bei der motorischen Steuerung durch optogenetische Manipulation der Propriozeptoraktivität bewertet wird. Ein tieferes Verständnis der propriozeptiven Rückkopplungskontrolle kann die Art und Weise verändern, wie wir Bewegungsstörungen verstehen und behandeln.

Mingshan Xue, Ph.D., Assistenzprofessor am Baylor College of Medicine in Houston, TX

Funktion und Mechanismus der eingabespezifischen homöostatischen synaptischen Plastizität in vivo

In komplexen Umgebungen und bei sich ändernden inneren Zuständen hält das gesunde Gehirn ein konstantes Gleichgewicht zwischen Erregung und Hemmung (oft als E / I-Verhältnis bezeichnet) aufrecht, das bemerkenswert stabil ist. Wie hält das Gehirn dieses Gleichgewicht aufrecht? Das Labor von Dr. Xue wird diese Frage untersuchen und molekulare, genetische, elektrophysiologische, optogenetische, bildgebende und anatomische Ansätze kombinieren, um zu bestimmen, ob die homöostatische Plastizität die Synapsen in vivo eingabespezifisch reguliert, wodurch das neuronale Aktivitätsniveau und die funktionellen Reaktionseigenschaften erhalten bleiben. Ein tieferes Verständnis darüber, wie das normale Gehirn mit Störungen umgeht, kann den Weg für Maßnahmen zur Behandlung neurologischer Erkrankungen ebnen, die das natürliche Gleichgewicht des Gehirns stören.

Martha Bagnall, Ph.D., Assistenzprofessor für Neurowissenschaften, Washington Universität in ST. Louis School of Medicine

Sensorische und motorische Berechnungen für die Haltungskontrolle 

Die Körperhaltung ist für die normale Funktion von entscheidender Bedeutung, es ist jedoch wenig bekannt, wie das Gehirn sensorische Signale über Orientierung, Bewegung und Schwerkraft erfolgreich durch das Rückenmark leitet, um den Körper „auf der richtigen Seite“ zu halten. Dr. Bagnalls Labor untersucht, wie Tiere durch Fokussierung die Körperhaltung aufrechterhalten auf dem vestibulären System des Zebrafischs, einem Modellorganismus mit einem Rückenmark, das Säugetieren mit Gliedmaßen bemerkenswert ähnlich ist. In der frühen Entwicklung ist das Rückenmark von Larven-Zebrafischen transparent und bietet Forschern einen wertvollen Einblick in die verschiedenen Populationen von Neuronen, die bei verschiedenen Arten von Bewegungen aktiviert werden. Indem Bagnall mehr darüber erfährt, wie diese unterschiedlichen vormotorischen Pfade während des Haltungsverhaltens rekrutiert werden, sodass sich die Tiere an Änderungen von Roll- und Nickbewegungen anpassen können, kann er neue Entdeckungen über die komplexen neuronalen Zusammenhänge machen, die ein gleichwertiges Verhalten beim Menschen bestimmen. Ihre Arbeit könnte auch die Entwicklung von Geräten vorantreiben, mit denen Menschen ihr Gleichgewicht und ihre Körperhaltung wiedererlangen und das Leben von Menschen verbessern können, deren Gleichgewicht durch Verletzungen oder Krankheiten beeinträchtigt wurde.

Stephen Brohawn, Ph.D., Assistenzprofessorin für Neurobiologie, Helen Wills Neuroscience Institute, Universität von Kalifornien, Berkeley

Mechanismen der biologischen Kraftempfindung

Dr. Brohawn untersucht das elektrische System des Lebens aus molekularer und biophysikalischer Sicht, wobei der Schwerpunkt auf der Beantwortung der Frage „Wie fühlen wir uns? "  Die Fähigkeit des Nervensystems, mechanische Kräfte zu erfassen, ist eine der Grundlagen des Hörens und des Gleichgewichts, aber die Wissenschaft hat die Proteinmaschinerie, die mechanische Kräfte in elektrische Signale umwandelt, noch nicht offenbart. Brohawns Labor verwendet eine Reihe von Ansätzen von der Röntgenkristallographie bis zur Kryo-Elektronenmikroskopie, um die Frage von unten nach oben zu untersuchen und Schnappschüsse der Membranproteine in atomarer Auflösung in Ruhe und unter Kraft zu erfassen. Ein Verständnis dafür, wie das Hören und das Gleichgewicht auf einer detaillierten molekularen Ebene funktionieren, könnte eines Tages die Grundlage für neue Therapien bilden, um das Leben von Menschen zu verbessern, die einen auditorischen oder vestibulären Funktionsverlust erlitten haben.

Mehrdad Jazayeri, Ph.D., Assistenzprofessor am Massachusetts Institute of Technology / am McGovern Institute of Brain Research

Thalamokortikale Mechanismen der flexiblen Motorsteuerung

Matthew Pecot, Ph.D., Assistenzprofessor an der Harvard Medical School

Definition der Transkriptionslogik, die der neuronalen Netzwerkassemblierung im visuellen System von Drosophila zugrunde liegt 

Die Präzision, mit der Neuronen synaptische Verbindungen herstellen, ist für das Verhalten von Tieren von grundlegender Bedeutung. Es ist jedoch unklar, wie Neuronen die richtigen synaptischen Partner inmitten der erstaunlichen zellulären Komplexität des Nervensystems identifizieren. Um molekulare Prinzipien zu identifizieren, die der synaptischen Spezifität zugrunde liegen, untersucht das Pecot-Labor die neuronale Konnektivität im visuellen System der Fliege, das gut definierte genetisch zugängliche Neuronentypen mit bekannten Mustern der synaptischen Konnektivität umfasst. Basierend auf ihrer Forschung schlagen sie vor, dass korrekte synaptische Partner ein gemeinsames Hauptregulatorprotein exprimieren, das die Expression von Molekülen steuert, die ihre synaptische Konnektivität anweisen. Die Sicherstellung, dass Neuronen, die Verbindungen herstellen sollen, denselben Hauptregulator exprimieren, kann eine einfache Strategie zum Herstellen präziser neuronaler Verbindungen darstellen. Mit einer wachsenden Anzahl von Beweisen, die Fehler in der neuronalen Konnektivität als Treiber für neurologische Erkrankungen identifizieren, könnten Dr. Pecots Forschungen therapeutische Strategien inspirieren, die auf die Neuverdrahtung beschädigter neuronaler Schaltkreise bei betroffenen Personen abzielen.

Mark Andermann, Ph.D., Assistenzprofessorin für Medizin, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School

Ein Weg für die Hunger-Modulation von erlernten Food-Cue-Reaktionen in der Inselrinde

Dr. Andermanns Forschung befasst sich mit der Art und Weise, wie das Gehirn Bilder in Bezug auf Lebensmittel wahrnimmt und darauf reagiert, insbesondere wenn ein Mensch hungrig ist. Seine Arbeit basiert auf dem dringenden gesellschaftlichen Bedürfnis, umfassende Therapien gegen Fettleibigkeit zu entwickeln. Die Menschen achten auf die Dinge, die ihr Körper ihnen sagt, dass sie sie brauchen. Eine zu starke Beachtung von Nahrungsmitteln, die dazu führt, dass mehr Nahrung als nötig gesucht wird, kann bei Personen, die an Fettleibigkeit oder Essstörungen leiden, auch dann anhalten, wenn sie gesättigt sind. Andermanns Labor entwickelte eine Methode mit Zwei-Photonen-Kalzium-Bildgebung durch ein Periskop, um Hunderte von Neuronen in einem Mausgehirn zu untersuchen. Dabei stellte sich heraus, dass die Reaktion des Gehirns auf Bilder im Zusammenhang mit Nahrungsmitteln je nachdem, ob die Maus hungrig oder gesättigt war, unterschiedlich war. Das Andermann-Labor arbeitet mit Dr. Brad Lowells Labor - Experten für die Steuerung des Hungers im Gehirn - zusammen, um die Inselrinde auf der Suche nach Wegen zu untersuchen, um das Verlangen nach falschen Nahrungsmitteln bei adipösen Probanden zu verhindern.

John Cunningham, Ph.D., Assistenzprofessor am Institut für Statistik der Columbia University

Die rechnerische Struktur von Populationen von Neuronen im motorischen Kortex

Dr. Cunninghams primäre Forschungsaufgabe ist es, das wissenschaftliche Verständnis der neuronalen Grundlagen komplexer Verhaltensweisen voranzutreiben. Zum Beispiel kann ein besseres Verständnis der Rolle des Gehirns bei der Erzeugung freiwilliger Bewegungen möglicherweise Millionen von Menschen mit motorischen Beeinträchtigungen aufgrund von Krankheiten und Verletzungen helfen. Cunningham ist Teil eines kleinen, aber wachsenden Feldes von Statistikern, die statistische und maschinelle Lerntechniken in der neurowissenschaftlichen Forschung anwenden. Er kombiniert Aspekte der Mathematik, Statistik und Informatik, um aus massiven Datenmengen, die in Experimenten generiert wurden, bedeutungsvolle Erkenntnisse zu gewinnen. Er möchte die Lücke zwischen Datenerfassung und wissenschaftlichem Nutzen schließen und analytische Tools entwickeln, die er und andere Forscher nutzen können. Analysemethoden, die in der Lage sind, die generierten massiven Datensätze zu verarbeiten, sind für das Feld von entscheidender Bedeutung, insbesondere da Forscher immer komplexer werdende Daten erfassen.

Roozbeh Kiani, MD, Ph.D., Assistenzprofessor an der New York University, Zentrum für Neurowissenschaften

Hierarchische Entscheidungsprozesse, die auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen, liegen der Wahl und den Änderungen der Strategie zugrunde

Dr. Kiani untersucht, wie sich adaptives Verhalten bei der Entscheidungsfindung auswirkt. Entscheidungen werden von verfügbaren Informationen und Strategien geleitet, die Informationen mit Maßnahmen verknüpfen. Nach einem schlechten Ergebnis müssen zwei potenzielle Fehlerquellen - fehlerhafte Strategie und schlechte Informationen - unterschieden werden, um die zukünftige Leistung zu verbessern. Dieser Prozess hängt von der Interaktion mehrerer kortikaler und subkortikaler Bereiche ab, die kollektiv sensorische Informationen darstellen, relevante Erinnerungen abrufen und gewünschte Aktionen planen und ausführen. Dr. Kianis Forschung konzentriert sich auf die neuronalen Mechanismen, die diese Prozesse implementieren, insbesondere darauf, wie Informationsquellen integriert werden, wie relevante Informationen ausgewählt und flexibel von einem Gehirnbereich in einen anderen geleitet werden und wie der Entscheidungsprozess zu subjektiven Überzeugungen über führt erwartete Ergebnisse. Seine Forschung könnte langfristige Auswirkungen auf die Erforschung neurologischer Störungen haben, die Entscheidungsprozesse wie Schizophrenie, Zwangsstörung und Alzheimer stören.

Abigail Person, Assistenzprofessor für Physiologie und Biophysik, University of Colorado Denver

Schaltungsmechanismen der Kleinhirnmotorkorrektur

Bewegung ist für alle Verhaltensweisen von zentraler Bedeutung, die motorischen Kontrollzentren des Gehirns sind jedoch kaum verstanden. In der Arbeit von Dr. Person wird untersucht, wie das Gehirn Bewegungen präzise ausführt. Das Labor der Person interessiert sich besonders für einen alten Teil des Gehirns, das Kleinhirn, und fragt, wie seine Signale die laufenden motorischen Befehle korrigieren. Das Kleinhirn war für die Schaltkreisanalyse besonders attraktiv, da seine Schichten und Zelltypen sehr gut definiert sind. Die Ausgangsstrukturen, die als Kleinhirnkerne bezeichnet werden, verstoßen jedoch gegen diese Regel und sind viel heterogener und daher viel verwirrender. Mit einer Vielzahl von physiologischen, optogenetischen, anatomischen und verhaltensbezogenen Techniken zielt ihre Forschung darauf ab, die Signalmischung in den Kernen zu entwirren, um zu interpretieren, wie sie zur motorischen Steuerung beiträgt. Person geht davon aus, dass ihre Forschung Ärzten Einblicke in therapeutische Strategien für Menschen mit Kleinhirnkrankheiten bieten und möglicherweise zu der Klasse von Technologien beitragen könnte, die neuronale Signale zur Steuerung von Prothesen verwenden.

Susanne Ahmari, Universität von Pittsburgh 
Identifizieren von Änderungen des neuronalen Schaltkreises, die auf Verhaltensweisen im Zusammenhang mit Zwangsstörungen beruhen

Marlene Cohen, Universität von Pittsburgh
Kausale und korrelative Tests der Hypothese, dass die der Aufmerksamkeit zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen Wechselwirkungen zwischen kortikalen Bereichen beinhalten 

Daniel Dombeck, Northwestern University
Funktionsdynamik, Organisation und Plastizität ortsgebundener zelldendritischer Stacheln 

Gaby Maimon, Rockefeller University
Neuronale Basis für die interne Handlungsinitiierung

Jessica Cardin, Yale Universität
Mechanismen der staatsabhängigen kortikalen Regulation

Robert Froemke, NYU School of Medicine
Neuronale Schaltkreise und Plastizität zur Kontrolle des sozialen Verhaltens von Säugetieren

Ryan Hibbs, UT Southwestern Medical Center
Struktur und Mechanismus neuronaler Acetylcholinrezeptoren

Takaki Komiyama, UC San Diego 
Motorische Kortexplastizität beim motorischen Lernen

Hillel Adesnik, Universität von Kalifornien, Berkeley
Die neuronale Grundlage der Wahrnehmung optisch untersuchen

Mark Churchland, Universität von Columbia
Das neuronale Substrat der freiwilligen Bewegungsinitiierung

Elissa Hallem, Universität von California, Los Angeles
Funktionale Organisation sensorischer Schaltkreise in C.Elegans

Dayu Lin - NYU Langone Medical Center
Der Schaltungsmechanismus der lateralen Septum-vermittelten Aggressionsmodulation

Anne Churchland, Cold Spring Harbor Laboratory
Neuronale Schaltkreise für multisensorische Entscheidungen

Patrick Drew, Pennsylvania Staatsuniversität
Bildgebung der neurovaskulären Kopplung beim verhaltenen Tier

David FreedmanUniversität von Chicago
Neuronale Mechanismen der visuellen Kategorisierung und Entscheidungsfindung

Jonathan Pillow, Universität von Texas in Austin
Entschlüsselung kortikaler Repräsentationen auf der Ebene von Spitzen, Strömen und Leitfähigkeiten

Adam Carter, Ph.D., New Yorker Universität
Synapse Spezifität in Striatal Circuits

Sandeep Robert Datta, MD, Ph.D., Harvard Medizinschule
Neuronale Mechanismen, die sensorischem Verhalten zugrunde liegen

Qing Fan, Ph.D., Universität von Columbia
Molekularer Mechanismus der metabotropen GABA-Rezeptorfunktion

Winrich Freiwald, Ph.D., Rockefeller University
Von der Gesichtserkennung zur sozialen Erkennung

Anatol C. Kreitzer, Ph.D., J. David Gladstone Institute
Funktion und Dysfunktion von Basalganglienschaltungen in vivo

Seok-Yong Lee, Ph.D., Duke University Medical Center
Struktur und Pharmakologie von Natriumkanalspannungssensoren

Stavros Lomvardas, Ph.D., Universität von Kalifornien
Molekulare Mechanismen der olfaktorischen Rezeptorwahl

Andreas S. Tolias, Ph.D., Baylor College of Medicine
Die funktionale Organisation der kortikalen Mikrosäule 

Diana Bautista, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Molekulare und zelluläre Mechanismen der Berührung und des Schmerzes von Säugetieren

James Bisley, Ph.D., Universität von California, Los Angeles
Die Rolle des hinteren parietalen Kortex bei der Steuerung der Aufmerksamkeit und der Augenbewegungen

Nathaniel Daw, Ph.D., New Yorker Universität
Entscheidungsfindung in strukturierten, sequentiellen Aufgaben: Kombination von rechnergestützten, verhaltensbezogenen und neurowissenschaftlichen Ansätzen

Tatyana Sharpee, Ph.D., Salk Institute for Biological Studies
Diskrete Darstellung visueller Formen im Gehirn

Jeremy Dasen, Ph.D., New York University School of Medicine
Mechanismen der synaptischen Spezifität im Rückenmark von Wirbeltieren

Wesley Grueber, Ph.D., Columbia University Medical Center
Dendritische Feldmuster durch attraktive und abstoßende Signale

Greg Horwitz, Ph.D., Universität von Washington
Magnozelluläre Beiträge zur Farbverarbeitung

Bence Olveczky, Ph.D., Harvard Universität
Funktionale Organisation neuronaler Schaltkreise, die dem sensomotorischen Lernen zugrunde liegen

Bijan Pesaran, Ph.D., New Yorker Universität
Entscheiden, wo gesucht und wo erreicht werden soll 

Stephen A. Baccus, Ph.D., Stanford University Medical School
Funktionskreis der neuronalen Kodierung in der Netzhaut

Karl A. Deisseroth, Stanford University Medical School
Schnelle optische Mehrkanalabfrage von lebenden neuronalen Schaltkreisen

Gilbert Di Paolo, Ph.D., Columbia University Medical Center
Ein neuartiger Ansatz zur schnellen chemisch induzierten Modulation des PIP2-Metabolismus an der Synapse

Maurice A. Smith, MD, Ph.D., Harvard Universität
Ein Computermodell zur Interaktion adaptiver Prozesse zur Erklärung der Eigenschaften des kurz- und langfristigen motorischen Lernens

Rachel Wilson, Ph.D., Harvard Medizinschule
Die biophysikalischen und molekularen Grundlagen der zentralen synaptischen Übertragung in Drosophila 

Thomas Clandinin, Ph.D., Stanford University Medical School
Wie werden markante visuelle Hinweise durch Änderungen der neuronalen Aktivität erfasst?

James DiCarlo, MD, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology
Neuronale Mechanismen, die der Objekterkennung beim natürlichen Sehen zugrunde liegen

Florian Engert, Ph.D., Harvard Universität
Die neuronale Basis des visuell induzierten Verhaltens beim Larvenzebrafisch

Tirin Moore, Ph.D., Stanford University Medical School
Mechanismen der visuellen Aufmerksamkeit und des Arbeitsgedächtnisses

Elke Stein, Ph.D., Yale Universität
Umwandlung von Netrin-1-vermittelter Anziehung in Abstoßung durch intrazelluläres Übersprechen 

Athanossios Siapas, Ph.D., Kalifornisches Institut der Technologie
Cortico-Hippocampus-Wechselwirkungen und Gedächtnisbildung

Nirao Shah, MD, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Darstellung sexuell dimorpher Verhaltensweisen im Gehirn

Aravinthan Samuel, Ph.D., Harvard Universität
Ein biophysikalischer Ansatz zur Wurmverhaltensneurowissenschaft

Miriam Goodman, Ph.D., Universität in Stanford
Verständnis der Force-Sensing-Maschinerie von Berührungsrezeptorneuronen

Ricardo Dolmetsch, Ph.D., Universität in Stanford
Funktionsanalyse des Kalziumkanal-Proteoms

Loren Frank, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Die neuronalen Korrelate des Lernens im Hippocampus - Kortikalis - Kreislauf

Rachelle Gaudet, Ph.D., Harvard Universität
Strukturuntersuchungen von temperaturempfindlichen TRP-Ionenkanälen

Kang Shen, MD, Ph.D., Universität in Stanford
Verständnis des molekularen Codes für die Targetspezifität bei der Synapsenbildung

Michael Brainard, Ph.D. Universität von Kalifornien, San Francisco
Verhaltens- und neuronale Plastizitätsmechanismen beim erwachsenen Vogelgesang

Joshua Gold, Ph.D. Universität von Pennsylvania School of Medicine
Die neuronale Grundlage von Entscheidungen, die Empfindung und Handeln flexibel verbinden

Jacqueline Gottlieb, Ph.D. Universität von Columbia
Neuronale Substrate des Sehens und der Aufmerksamkeit im hinteren parietalen Cortex von Affen

Kristin Scott, Ph.D. Universität von Kalifornien, Berkeley
Geschmacksrepräsentationen im Drosophila-Gehirn 

Aaron DiAntonio, MD, Ph.D., Washington University
Genetische Analyse des synaptischen Wachstums

Marla Feller, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Diego
Homöostatische Regulation der spontanen Aktivität in der sich entwickelnden Säuger-Retina

Bharathi Jagadeesh, Ph.D., Universität von Washington
Plastizität objekt- und szenenselektiver Neuronen im inferotemporalen Kortex von Primaten

Philip Sabes, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Die neuronalen Mechanismen und Rechenprinzipien der visuomotorischen Anpassung beim Erreichen

Daniel Feldman, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Diego
Synaptische Basis für die Plastizität der Whisker-Map im Rattenfass-Cortex

Kelsey Martin, MD, Ph.D., Universität von California, Los Angeles
Kommunikation zwischen Synapse und Nucleus bei lang anhaltender synaptischer Plastizität

Daniel Minor Jr., Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Hochauflösende Studien zur Ionenkanalregulation

Leslie Vosshall, Ph.D., The Rockefeller University
Die Molekularbiologie der Geruchserkennung bei Drosophila

John Assad, Ph.D., Harvard Medizinschule
Langzeit- und Kurzzeitgedächtniseffekte auf die Kodierung visueller Bewegung im parietalen Kortex

Eduardo Chichilnisky, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Farb- und Bewegungswahrnehmung: Ensemblesignalisierung nach identifizierten Zelltypen in der Netzhaut von Primaten

Frank Gertler, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology
Rolle der regulatorischen Proteine des Zytoskeletts für das Axonwachstum und die Steuerung

Richard Krauzlis, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Koordination freiwilliger Augenbewegungen durch den Superior Colliculus

Jian Yang, Ph.D., Universität von Columbia
Kaliumkanalpermeation und Gating mit neuartigen Rückgratmutationen untersucht 

Michael Ehlers, Duke University Medical Center
Molekulare Regulation von NMDA-Rezeptoren

Jennifer Raymond, Ph.D., Stanford University School of Medicine
In vivo physiologische Analyse von Mutationen, die das cerebellumabhängige Lernen beeinflussen

Fred Rieke, Ph.D., Universität von Washington
Kontrolle und Merkmalsselektivität retinaler Ganglienzellen

Alexander Schier, Ph.D., New York University School of Medicine
Mechanismen der Vorderhirnstrukturierung

Michael Weliky, Ph.D.Universität von Rochester
Die Rolle der korrelierten neuronalen Aktivität in der visuellen kortikalen Entwicklung

Paul Garrity, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology
Axon-Targeting im visuellen System von Drosophila

Jennifer Groh, Ph.D., Dartmouth College
Neuronale Koordinatentransformationen

Phyllis Hanson, Washington University School of Medicine
Die Rolle molekularer Chaperone in der präsynaptischen Funktion

Wendy Suzuki, Ph.D., New Yorker Universität
Räumliche Funktionen des Makaken-Parahippocampus

Ulrike I. Gaul, Ph.D., The Rockefeller University
Zelluläre und molekulare Aspekte der Axonführung in einem einfachen in vivo-System

Liqun Luo, Ph.D., Stanford University School of Medicine
Molekulare Mechanismen der Dendritenentwicklung: Studien der GTPasen Rac und Cdc42

Mark Mayford, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Diego
Geregelte genetische Kontrolle der synaptischen Plastizität, des Lernens und des Gedächtnisses

Samuel L. Pfaff, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Molekulare Kontrolle des Axon-Targetings bei Motoneuronen von Wirbeltieren

Paul W. Glimcher, Ph.D., New Yorker Universität
Neurobiologische Grundlagen der selektiven Aufmerksamkeit

Ali Hemmati-Brivanlou, Ph.D., The Rockefeller University
Molekulare Aspekte der Neurogenese von Wirbeltieren

Donald C. Lo, Ph.D., Duke University Medical Center
Neurotrophin-Regulation der synaptischen Plastizität

Tito A. Serafini, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Isolierung und Charakterisierung von Wachstumskegel-Targeting-Molekülen

Toshinori Hoshi, Ph.D., Universität von Iowa
Ansteuerungsmechanismen spannungsabhängiger Kaliumkanäle

Alex L. Kolodkin, Ph.D.Die Johns Hopkins University School of Medicine
Molekulare Mechanismen der Wachstumskegelführung: Semaphorinfunktion während der Neuroentwicklung

Michael L. Nonet, Ph.D., Washington University School of Medicine
Genetische Analyse der Entwicklung von neuromuskulären Verbindungen

Michael N. Shadlen, Universität von Washington
Sensorische Integration und Arbeitsgedächtnis

Rita J. Balice-Gordon, Ph.D., Universität von Pennsylvania
Aktivitätsabhängige und unabhängige Mechanismen, die der Bildung und Aufrechterhaltung von Synapsen zugrunde liegen

Mark K. Bennett, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Regulation der Docking- und Fusionsmaschinerie für synaptische Vesikel durch Proteinphosphorylierung

David S. Bredt, Universität von Kalifornien, San Francisco
Physiologische Funktionen von Stickoxid bei der Entwicklung und Regeneration von Neuronen

Richard D. Mooney, Ph.D., Duke University Medical Center
Zelluläre Mechanismen des vogelstimmlichen Lernens und Gedächtnisses

Ben Barres, MD, Ph.D., Stanford University School of Medicine
Entwicklung und Funktion von Glia

Allison J. Doupe, MD, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Ein neuronaler Schaltkreis, der auf das Erlernen von Gesang in Singvögeln spezialisiert ist

Ehud Y. Isacoff, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Molekulare Studien zur K + -Kanalphosphorylierung in zentralen Wirbeltierneuronen

John J. Ngai, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Analyse der Topographie spezifischer olfaktorischer Neuronen und der Kodierung von olfaktorischer Information

Ethan Bier, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Diego
Molekulargenetik der Neurogenese

Linda D. Buck, Ph.D., Harvard Medizinschule
Neuronale Identität und Informationskodierung im Riechsystem von Säugetieren

Gian Garriga, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Zellwechselwirkungen im Wachstum der C.elegans-HSN-Axone

Nipam H. Patel, Ph.D., Carnegie Institution of Washington
Die Rolle der Stachelbeere während der Drosophila-Neurogenese

Daniel Y. Ts'o, Ph.D., The Rockefeller University
Optische Bildgebung neuronaler Mechanismen des Sehverhaltens

Hollis T. Cline, Ph.D., Medizinische Fakultät der Universität von Iowa
Regulation des neuronalen Wachstums durch Neurotransmitter und Proteinkinasen

Gilles J. Laurent, Ph.D., Kalifornisches Institut der Technologie
Kompartimentierung lokaler Neuronen in insektensensorisch-motorischen Netzwerken

Ernest G. Peralta, Ph.D., Harvard Universität
Muskarin-Acetylcholin-Rezeptor-Signalwege in neuronalen Zellen

Thomas L. Schwarz, Ph.D., Stanford University School of Medicine
Die Genetik von VAMP und p65: Eine Dissektion der Transmitterfreisetzung bei Drosophila

John R. Carlson, Ph.D., Yale University School of Medicine
Molekulare Organisation des Drosophila-Riechsystems

Michael E. Greenberg, Ph.D., Harvard Medizinschule
Elektrische Stimulation der Genexpression in Neuronen

David J. Julius, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Molekulargenetik der Serotoninrezeptorfunktion

John D. Sweatt, Ph.D., Baylor College of Medicine
Molekulare Mechanismen für LTP in der CA1-Region des Ratten-Hippocampus

Utpal Banerjee, Ph.D., Universität von California, Los Angeles
Neurogenetik der R7-Zellentwicklung bei Drosophila

Paul Forscher, Ph.D., Yale University School of Medicine
Signaltransduktion an der Grenzfläche zwischen neuronaler Membran und Zytoskelett

Michael D. Mauk, Ph.D., Medizinische Fakultät der Universität von Texas
Die Rolle von Proteinkinasen bei der synaptischen Übertragung und Plastizität

Barbara E. Ranscht, Ph.D., La Jolla Cancer Research Foundation
Molekulare Analyse von Glykoproteinen auf der Oberfläche von Kükenzellen und ihre Rolle beim Wachstum von Nervenfasern

Michael Bastiani, Ph.D.Universität von Utah
Wwachstumshütchen treffen entscheidungen bei widrigkeiten

Craig E. Jahr, Ph.D., Oregon Health & Science University
Molekulare Mechanismen der exzitatorischen synaptischen Übertragung

Christopher R. Kintner, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Molekulare Grundlagen der neuronalen Induktion in Amphibienembryonen

Lorna W. Role, Ph.D., Columbia University College für Ärzte und Chirurgen
Modulation von neuronalen Acetylcholinrezeptoren

Aaron P. Fox, Ph.D.Universität von Chicago
Hippokampale Calciumkanäle: Biophysikalische, pharmakologische und funktionelle Eigenschaften

F. Rob Jackson, Ph.D.Worcester-Stiftung für Experimentelle Biologie
Molekulare Grundlagen endogener Zeitsteuerungsmechanismen

Dennis DM O'Leary, Ph.D., Washington University School of Medicine
Studien zur neokortikalen Entwicklung konzentrierten sich auf die räumliche Differenzierung

Patricia A. Walicke, Universität von Kalifornien, San Diego
Hippocampus-Neuronen und Fibroblasten-Wachstumsfaktor

Christine E. Holt, Universität von Kalifornien, San Diego
Axonale Wegfindung im Wirbeltierembryo

Stephen J. Peroutka, Stanford University School of Medicine
Neuartige anxiolytische Wechselwirkungen mit zentralen Serotoninrezeptorsubtypen

Randall N. Pittman, Ph.D.Universität Pennsylvania School of Medicine
Biochemische, immunologische und Videoanalyse des Neuritenwachstums

Sarah W. Bottjer, Ph.D.Universität von Südkalifornien
Neuronale Mechanismen der Stimmentwicklung

S. Marc Breedlove, Ph.D., Universität von Kalifornien, Berkeley
Andogene Einflüsse auf die Spezifität neuronaler Verbindungen

Jane Dodd, Ph.D., Columbia University College für Ärzte und Chirurgen
Zelluläre Mechanismen der sensorischen Transduktion in kutan afferenten Neuronen

Paul E. Sawchenko, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Steroidabhängige Plastizität in der Neuropeptid-Expression

Ronald L. Davis, Ph.D., Baylor College of Medicine
Gene und Gedächtnis des cyclischen AMP-Systems in Drosophila

Scott E. Fraser, Ph.D.Universität von Kalifornien, Irvine
Theoretische und experimentelle Studien zur Nervenstrukturierung und zum synaptischen Wettbewerb

Michael R. Lerner, Yale University School of Medicine
Erinnerung und Olfaction

Jonathan D. Victor, MD, Ph.D., Cornell University Medical College
Eine Analyse der evozierten Reaktion auf die zentrale visuelle Verarbeitung bei Gesundheit und Krankheit

Richard A. Andersen, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Visuell-räumliche Eigenschaften der lichtempfindlichen Neuronen der hinteren parietalen Hirnrinde bei Affen

Clifford B. Saper, MD, Ph.D., Washington University School of Medicine
Organisation kortikaler Erregungssysteme

Richard H. Scheller, Ph.D., Stanford University School of Medicine
Untersuchungen zur Funktion, Organisation und regulierten Expression von Neuropeptidgenen in Aplysia

George R. Uhl, Massachusetts Allgemeines Krankenhaus
Gedächtnisbezogene Neurotransmittersysteme: Klinisch-pathologische Korrelation und Regulation der spezifischen Genexpression

Bradley E. Alger, Ph.D.Universität Maryland School of Medicine
Eine Depression der Hemmung kann in den Studien im Hippocampus-Schnitt der Ratte zur Potenzierung beitragen

Ralph J. Greenspan, Ph.D., Princeton Universität
Genetische und immunologische Untersuchungen von Zelloberflächenmolekülen und deren Rolle bei der neuronalen Entwicklung in der Maus

Thomas M. Jessell, Ph.D., Columbia University College für Ärzte und Chirurgen
Die Rolle von Neuropeptiden bei der sensorischen Übertragung und Nozizeption

Peter J. Whitehouse, MD, Ph.D.Die Johns Hopkins University School of Medicine
Die anatomisch / pathologische Grundlage der Gedächtnisstörungen bei Demenz

David G. Amaral, Ph.D.Das Salk-Institut für biologische Studien
Studien zur Entwicklung und Konnektivität des Hippocampus

Robert J. Bloch, Ph.D.Universität Maryland School of Medicine
An der Synapsenbildung beteiligte Makromoleküle

Stanley M. Goldin, Ph.D., Harvard Medizinschule
Rekonstitution, Reinigung und immunzytochemische Lokalisierung neuronaler Ionentransportproteine im Gehirn von Säugetieren

Lee L. Rubin, Ph.D., The Rockefeller University
Regulationsmechanismen bei der Bildung von Nerven-Muskel-Synapsen

Theodore W. Berger, Ph.D., Universität von Pittsburgh
An menschlicher Amnesie beteiligte Hirnstrukturen: Untersuchung des kortikalen Systems Hippocampus-Subikular-Cingulus

Thomas H. Brown, Ph.D., Forschungsinstitut der Stadt der Hoffnung
Quantale Analyse der synaptischen Potenzierung in Hippocampus-Neuronen

Steven J. Burden, Ph.D., Harvard Medizinschule
Die synaptische Basallamina bei der Entwicklung und Regeneration neuromuskulärer Synapsen

William A. Harris, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Diego
Axonale Führung und Impulsaktivität in der Entwicklung

Robert P. Elde, Ph.D., Medizinische Fakultät der Universität von Minnesota
Immunhistochemische Untersuchungen von limbischen, forebrainischen und hypothalmischen peptidergen Signalwegen

Yuh-Nung Jan, Ph.D., Harvard Medizinschule
Studien zum langsamen Potential unter Verwendung autonomer Ganglien als Modellsysteme

Eve Marder, Ph.D., Brandeis University
Neurotransmitter-Mechanismen von elektrisch gekoppelten Zellen in einem einfachen System

Louis F. Reichardt, Ph.D., Universität von Kalifornien, San Francisco
Genetische Untersuchungen zur Nervenfunktion in der Kultur

Linda M. Hall, Ph.D., Massachusetts Institute of Technology
Rolle der cholinergen Synapsen in Lernen und Gedächtnis

Charles A. Marotta, MD, Ph.D., Harvard Medizinschule
Kontrolle der Tubulinsynthese im Gehirn während der Entwicklung

Urs S. Rutishauser, The Rockefeller University
Die Rolle der Zell-Zell-Adhäsion bei der Entwicklung neuronaler Gewebe