16 de julio de 2018
La Fundación McKnight anunció los tres beneficiarios de $ 600,000 en subvenciones a través de los Premios de Innovación Tecnológica en Neurociencia McKnight 2018, reconociendo estos proyectos por su potencial para expandir las tecnologías disponibles en el campo de la neurociencia. Cada uno de los proyectos reconocidos recibirá un total de $ 200,000 en los próximos dos años, lo que fomentará el desarrollo de tecnologías innovadoras que se utilizan para mapear, monitorear y modelar la función cerebral. Los ganadores de 2018 son:
- Michale S. Fee, Ph.D., del Instituto de Tecnología de Massachusetts, para trabajar en un microscopio especialmente miniaturizado para observar la actividad neuronal en aves canoras, además de la nueva tecnología de procesamiento de datos para respaldarla, ofreciendo vistas sin precedentes de un cerebro mientras aprende.
- Marco Gallio, Ph.D., de la Northwestern University, cuyo proyecto consiste en crear nuevos métodos para volver a cablear las conexiones sinápticas en los cerebros vivos de las moscas de la fruta, y validarlas explorando los vínculos entre el comportamiento aprendido y el innato.
- Sam Sober, Ph.D., de la Universidad de Emory, y Muhannad Bakir, Ph.D., del Instituto de Tecnología de Georgia, están desarrollando una nueva clase de arreglos de electrodos flexibles con procesamiento de datos a bordo que pueden registrar un gran número de picos en las fibras musculares de aves y mamíferos de comportamiento libre, para obtener nuevos conocimientos sobre cómo las señales del cerebro controlan el comportamiento.
(Obtenga más información sobre cada uno de estos proyectos de investigación a continuación.)
Acerca de los McKnight Technology Awards
Desde su fundación en 1999, el McKnight Endowment Fund for Neuroscience ha contribuido con más de $ 13 millones a tecnologías innovadoras para neurociencias. El Fondo de Dotación está especialmente interesado en el trabajo que adopta enfoques nuevos y novedosos para mejorar la capacidad de manipular y analizar la función cerebral. Las tecnologías desarrolladas con el soporte de McKnight deben finalmente estar disponibles para otros científicos.
"Nuevamente, ha sido emocionante ver el ingenio en el trabajo para desarrollar nuevas neurotecnologías", dijo Markus Meister, Ph.D., presidente del comité de premios y el Profesor de Ciencias Biológicas Anne P. y Benjamin F. Biaggini en Caltech. . “Los premios de este año patrocinan una inspiradora gama de proyectos: desde microscopios portátiles miniaturizados hasta electrodos flexibles que pueden rastrear las señales musculares en un animal en movimiento, a una caja de herramientas moleculares que literalmente permitirán un nuevo cableado del cerebro. La innovación en la ciencia del cerebro está viva y bien ".
El comité de selección de este año también incluyó a Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Liqun Luo, Mala Murthy y Alice Ting, quienes eligieron los Premios McKnight Innovaciones Tecnológicas en Neurociencia de 2018 de un grupo altamente competitivo de 97 candidatos.
Las cartas de intención para el premio Innovaciones tecnológicas en neurociencia de 2019 deben presentarse el lunes 3 de diciembre de 2018. Para obtener más información sobre los premios, visite www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards
2018 MCKNIGHT INNOVACIONES TECNOLÓGICAS EN PREMIOS DE NEUROCIENCIA
Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. y Phyllis F. Dorflinger, profesora de neurociencia computacional y de sistemas, Departamento de Cerebro y Ciencias Cognitivas, Instituto de Tecnología de Massachusetts; e investigador, McGovern Institute for Brain Research
“Nuevas tecnologías para obtener imágenes y analizar las trayectorias del espacio de estado neural en pequeños animales de comportamiento libre”
El estudio de la actividad neuronal en los cerebros de los animales es un desafío de larga data para los investigadores. Los enfoques actuales son imperfectos: el tamaño actual de los microscopios requiere que los animales tengan una actividad restringida, y estos microscopios ofrecen un campo de visión limitado de las neuronas. Al hacer avances en la miniaturización con microscopio, el Dr. Fee y su laboratorio están desarrollando las herramientas necesarias para ver qué sucede en el cerebro de un animal, mientras que el animal es libre de realizar comportamientos naturales.
El microscopio montado en la cabeza permite al Dr. Fee observar los cambios en los cerebros de las aves juveniles mientras aprenden a cantar sus canciones. Mientras escuchan, repiten y aprenden, el Dr. Fee documenta los circuitos neuronales que se desarrollan como parte de este complejo proceso de aprendizaje. Estos circuitos están relacionados con los circuitos humanos que se forman durante el aprendizaje complejo de secuencias motoras, como aprender a andar en bicicleta, y se interrumpen en ciertas condiciones, incluida la enfermedad de Parkinson. Dado su objetivo de documentar un proceso de aprendizaje natural, es de vital importancia poder registrar la actividad neuronal durante los comportamientos naturales.
Además de la miniaturización, el nuevo microscopio tendrá la capacidad de registrar un orden de magnitud más neuronas que otras técnicas utilizadas en animales de comportamiento libre y se combinará con un nuevo análisis de datos que permitirá a los investigadores realizar observaciones en tiempo real y ajustar su Experimentos, acelerando el proceso de investigación. Tendrá aplicaciones inmediatas y amplias para los investigadores que exploran todo tipo de comportamientos cerebrales en animales pequeños.
Marco Gallio, Ph.D., Profesor Asistente, Departamento de Neurobiología, Universidad Northwestern
“Re-cableando conexiones en el cerebro vivo”
Esta investigación tiene como objetivo ampliar nuestra comprensión de cómo funcionan los cerebros permitiendo a los científicos podar de forma selectiva las conexiones sinápticas y fomentar nuevas conexiones entre las neuronas. Este nuevo cableado del cerebro permitirá a los investigadores comprender con mayor precisión qué conexiones desempeñan un papel en subconjuntos específicos de efectos neurológicos.
Cada neurona dentro de un circuito cerebral se conecta a múltiples objetivos. Cada objetivo puede tener una función única y, por lo tanto, procesar la misma información entrante de una manera completamente diferente. Por ejemplo, algunas neuronas específicas en el cerebro de la mosca de la fruta llevan información sobre el entorno externo que se usa para alejarse rápidamente de amenazas inminentes (un comportamiento innato), pero también para producir asociaciones duraderas a través del aprendizaje.
La tecnología propuesta permitirá a los investigadores identificar las conexiones que son fundamentales para cada proceso mediante la eliminación selectiva de las sinapsis de los centros de aprendizaje, dejando intactas todas las demás conexiones. El objetivo del proyecto es utilizar la ingeniería genética para producir proteínas de diseño que medien la repulsión o la atracción / adhesión entre socios sinápticos definidos genéticamente en el cerebro intacto de los animales vivos. Además de demostrar que este tipo de recableado de cerebros es posible, la investigación dará como resultado nuevas cepas de moscas de la fruta con una genética única que se puede compartir de inmediato con otros investigadores. Por diseño, estas herramientas pueden modificarse fácilmente para su uso en cualquier modelo animal o aplicarse a diferentes partes del cerebro, permitiendo una nueva clase de estudios neurológicos con profundas implicaciones para nuestra comprensión de cómo funcionan los cerebros humanos.
Sam Sober, Ph.D., Profesor Asociado, Departamento de Biología, Universidad de Emory; y Muhannad Bakir, Ph.D., profesor de la Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática y Director Asociado, Centro de Interconexión y Empaque, Instituto de Tecnología de Georgia
"Arreglos de electrodos flexibles para grabaciones a gran escala de picos de fibras musculares en ratones y aves canoras que se comportan libremente"
Nuestra comprensión de cómo el cerebro coordina la actividad muscular durante el comportamiento experto se ha visto limitada por la tecnología utilizada para registrar dicha actividad, por lo general, los cables insertados en los músculos que solo pueden detectar la actividad sumada de muchas señales individuales que el sistema nervioso utiliza para controlar los músculos. Los Dres. Sober y Bakir están desarrollando lo que en esencia es una matriz de sensores de "alta definición" (una colección de muchos sensores pequeños) que resuelve muchos de estos problemas al permitir a los investigadores detectar y registrar señales eléctricas muy precisas de fibras musculares individuales.
El sensor propuesto tiene muchos detectores que registran desde un músculo sin dañarlo. (Los enfoques anteriores se basan en cables que podrían dañar los músculos cuando se insertan, especialmente los músculos pequeños que se usan en las habilidades motoras finas). Los arreglos están fabricados con materiales flexibles que se adaptan a la forma de un músculo y cambian de forma a medida que el animal se mueve. Además, debido a que los arreglos recolectan exponencialmente más datos que los dispositivos anteriores, tienen circuitos integrados para recolectar y empaquetar datos antes de transmitir las señales a la computadora del investigador.
Una versión prototipo de la matriz ya ha revelado nuevas ideas: anteriormente, se creía que el sistema nervioso controlaba la actividad muscular al regular solo el número total de picos eléctricos enviados a un músculo. Pero la detección precisa reveló que las variaciones de milisegundos en los patrones de tiempo de múltiples picos cambian la forma en que los músculos controlan el comportamiento. Los nuevos arreglos se diseñarán para su uso en ratones y aves canoras y nos ayudarán a comprender el control neuronal de muchos comportamientos especializados diferentes y posiblemente brindarán nuevos conocimientos sobre los trastornos neurológicos que afectan el control motor.
