3 décembre 2019
Le McKnight Endowment Fund for Neuroscience a sélectionné quatre projets pour recevoir les 2020 Memory and Cognitive Disorders Awards. Les bourses totaliseront $1,2 millions sur trois ans pour la recherche sur la biologie des maladies du cerveau, chaque projet recevant $300 000 entre 2020 et 2023.
Les prix Memory and Cognitive Disorders (MCD) soutiennent des recherches innovantes menées par des scientifiques américains qui étudient des maladies neurologiques et psychiatriques, en particulier celles liées à la mémoire et à la cognition. Les prix encouragent la collaboration entre les neurosciences fondamentale et clinique afin de traduire les découvertes de laboratoire sur le cerveau et le système nerveux en diagnostics et en thérapies visant à améliorer la santé humaine.
«Nous sommes ravis de sélectionner certains des meilleurs scientifiques et leurs travaux dans le pays cette année», a déclaré Ming Guo, MD, Ph.D., président du comité des prix et professeur en neurologie et pharmacologie à l'UCLA David Geffen School of Medicine. . «Ces scientifiques abordent des questions liées à la façon dont l'anesthésie générale et le sommeil affectent la mémoire, et comment la mémoire fonctionne au niveau de base. Ensemble, nous visons à comprendre la neurobiologie sous-jacente des troubles de la mémoire et du cerveau qui se traduira un jour par la guérison de certains des troubles cérébraux les plus dévastateurs qui affectent des millions de personnes dans le monde. »
Les prix sont inspirés par les intérêts de William L. McKnight, fondateur de la Fondation McKnight en 1953, qui souhaitait soutenir la recherche sur les maladies affectant la mémoire. Sa fille, Virginia McKnight Binger, et le conseil d’administration de la McKnight Foundation ont créé le programme de neuroscience McKnight en son honneur en 1977.
Jusqu'à quatre prix sont décernés chaque année. Les lauréats de cette année sont:
Ehud Isacoff, Ph.D., Chaire Evan Rauch, Département des neurosciences, Université de Californie, Berkeley; et Dirk Trauner, Ph.D. Chaire Janice Cutler en chimie et professeure auxiliaire de neurosciences et de physiologie, Université de New York & #8211; Photo-activation des récepteurs de la dopamine dans les modèles de la maladie de Parkinson et #8217; Le Dr Isacoff et le Dr Trauner étudient si des molécules photosensibles de conception spécialisée peuvent être introduites dans le cerveau d'une souris (dont la réception de la dopamine a été altérée d'une manière qui ressemble à la maladie de Parkinson) et dont la fonction cognitive est rétablie par l'activation de la lumière .
Mazen Kheirbek, Ph.D., professeur adjoint de psychiatrie, Center for Integrative Neuroscience, Université de Californie, San Francisco; et Jonah Chan, Ph.D., professeur de neurologie, Weill Institute for Neurosciences, Université de Californie, San Francisco & #8211; Nouvelle formation de myéline dans la consolidation des systèmes et la récupération des souvenirs à distance: La recherche du Dr Kheirbek et du Dr Chan explore pourquoi certains souvenirs sont plus faciles à rappeler que d'autres; l'accent est mis sur le développement différent des gaines de myéline autour des axones de certains neurones pendant le conditionnement contextuel.
Thanos Siapas, Ph.D., professeur de calcul et de systèmes neuronaux, Division de biologie et de génie biologique, California Institute of Technology & #8211; Dynamique des circuits et conséquences cognitives de l'anesthésie générale: Le Dr Siapas cherche à mieux comprendre le fonctionnement de l'anesthésie générale et ses effets sur le cerveau; pour le projet, il prévoit d'enregistrer l'activité cérébrale de souris anesthésiées et d'utiliser l'apprentissage automatique pour découvrir des modèles, ainsi que pour étudier les effets à long terme de l'anesthésie.
Carmen Westerberg, Ph.D., professeur agrégé, Département de psychologie, Texas State University; et Ken Paller, Ph.D. Professeur de psychologie et titulaire de la chaire James Padilla en arts et sciences, Département de psychologie, Northwestern University & #8211; La physiologie supérieure du sommeil contribue-t-elle à une fonction de mémoire supérieure? Implications pour contrer l'oubli: Le Dr Westerberg et le Dr Paller explorent le rôle du sommeil dans la consolidation de la mémoire en étudiant des individus ayant une mémoire autobiographique très supérieure. L'analyse de la différence entre leur sommeil et la population générale pourrait permettre de futures recherches au profit de ceux qui souffrent de perte de mémoire.
Avec 100 lettres d'intention reçues cette année, les prix sont très compétitifs. Un comité de scientifiques éminents examine les lettres et invite quelques chercheurs sélectionnés à soumettre des propositions complètes. En plus du Dr Guo, le comité comprend Sue Ackerman, Ph.D., Université de Californie, San Diego; Susanne Ahmari, MD, Ph.D., École de médecine de l'Université de Pittsburgh; Robert Edwards, MD, Université de Californie, San Francisco; Harry Orr, Ph.D., Université du Minnesota; Steven E. Petersen, Ph.D., Université de Washington à St. Louis; et Matthew Shapiro, Ph.D., Albany Medical Center.
Les lettres d'intention pour les prix 2021 doivent être soumises d'ici le 2 mars 2020.
À propos du Fonds de dotation McKnight pour les neurosciences
Le fonds de dotation McKnight pour les neurosciences est une organisation indépendante financée uniquement par la fondation McKnight de Minneapolis, dans le Minnesota, et dirigée par un conseil composé d’éminents neuroscientifiques du pays. La Fondation McKnight soutient la recherche en neurosciences depuis 1977. La Fondation a créé le Fonds de dotation en 1986 afin de concrétiser l’une des intentions du fondateur William L. McKnight (1887-1978), l’un des premiers dirigeants de la société 3M.
Le fonds de dotation attribue trois types de récompenses chaque année. Outre les prix Memory and Cognitive Disorders, il s'agit des prix McKnight Innovations technologiques en neurosciences, qui fournissent un capital de départ pour développer des inventions techniques permettant de faire avancer la recherche sur le cerveau; et les McKnight Scholar Awards, qui aident les neuroscientifiques au début de leur carrière de chercheur.
Prix McKnight pour la mémoire et les troubles cognitifs 2020
Ehud Isacoff, Ph.D., Chaire Evan Rauch, Département des neurosciences, Université de Californie, Berkeley; et Dirk Trauner, Ph.D. Chaire Janice Cutler en chimie et professeure auxiliaire de neurosciences et de physiologie, Université de New York
“Photo-activation des récepteurs de la dopamine dans les modèles de maladie de Parkinson et #8217;”
La dopamine est généralement connue pour son association avec la création de sensations positives ou pour son rôle dans la dépendance. Mais en réalité, la dopamine joue un grand nombre de rôles. Il existe cinq types différents de récepteurs de la dopamine dans les cellules cérébrales, chacun ayant de nombreux effets complexes en aval liés au mouvement, à l'apprentissage, au sommeil, etc. En plus d'être un trouble du mouvement, la maladie de Parkinson est aussi un trouble cognitif provoquée par une perte d'apport en dopamine.
Drs. Isacoff et Trauner explorent de nouveaux moyens de contrôler avec précision l'activation des récepteurs de la dopamine dans les cerveaux qui imitent la perte de réception constatée chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. L'approche du laboratoire utilise un ligand captif photosensible (PTL) synthétique - essentiellement, un imitateur de dopamine attaché par une laisse à une ancre, qui à son tour ne s'attachera qu'à des récepteurs de dopamine spécifiques dans des cellules spécifiques. Les PTL sont introduits dans le cerveau et les fils optiques délivrent des impulsions lumineuses directement dans les zones où se trouvent les PTL, de manière similaire à la configuration utilisée pour délivrer des impulsions électriques lors de la stimulation cérébrale profonde. Les expériences permettront d’observer si les animaux chez lesquels la signalisation de la dopamine a été neutralisée peuvent retrouver le contrôle de leurs mouvements en utilisant des PTL ciblés et de la lumière - une fonction réactivante instantanément et avec une simple pression sur un interrupteur, sans les effets secondaires non désirés des correctifs pharmacologiques.
Les recherches menées par les Drs. Isacoff et Trauner perfectionneront le processus de développement et de livraison de ces PTL et démontreront éventuellement leur efficacité. Cela pourrait donner lieu à une nouvelle classe de traitements, non seulement pour la maladie de Parkinson, mais aussi potentiellement pour d'autres troubles cérébraux.
Mazen Kheirbek, Ph.D., professeur adjoint de psychiatrie, Center for Integrative Neuroscience, Université de Californie, San Francisco; et Jonah Chan, Ph.D., professeur de neurologie, Weill Institute for Neurosciences, Université de Californie, San Francisco
“Nouvelle formation de la myéline dans la consolidation de systèmes et la récupération de mémoires distantes”
Le cerveau change physiquement au fur et à mesure qu'il entre et stocke des données - comme si vous ouvriez un ordinateur après avoir sauvegardé des données et constaté qu'un fil était devenu plus épais ou s'était étendu à un circuit proche. Ce processus se produit notamment dans la formation de gaines de myéline autour des axones (une partie des neurones), qui joue un rôle dans l'augmentation de l'efficacité de la communication dans et entre les circuits neuronaux, ce qui peut faciliter le rappel de certains souvenirs.
Ce qui n'est pas compris, c'est si ces gaines se forment autour des axones et sont liées à certains souvenirs plutôt qu'à d'autres. À l'aide d'un modèle de souris, MM. Kheirbek et Chan explorent ce processus, cherchant à comprendre si les axones d'ensembles neuronaux activés par des expériences effrayantes sont préférentiellement myélinisés - ce qui facilite essentiellement la mémorisation des souvenirs traumatiques - et comment ce processus fonctionne et peut être manipulé. Des recherches préliminaires ont montré que le conditionnement de la peur entraînait une augmentation du nombre de cellules précurseurs de la formation de la myéline et que ce processus était impliqué dans la consolidation à long terme des souvenirs de la peur.
Une expérience identifiera les cellules activées lors du conditionnement contextuel de la peur et observera la myélinisation dans ces cellules; ensuite, les chercheurs manipuleront l'activité électrique de circuits distincts pour déterminer la cause de la survenue de la myélinisation supplémentaire. Des expériences supplémentaires permettront d’observer si les souris dont la nouvelle formation de myéline a été supprimée présentent les mêmes réponses à la peur que les souris présentant une formation de myéline normale. Une troisième expérience permettra d'observer l'ensemble du processus avec une imagerie en direct haute résolution sur une longue période. La recherche pourrait avoir des implications pour des conditions telles que le syndrome de stress post-traumatique, où les souvenirs traumatiques et la réponse à la peur sont activés, ou les troubles de la mémoire lorsque le rappel est perturbé.
Thanos Siapas, Ph.D., professeur de calcul et de systèmes neuronaux, Division de biologie et de génie biologique, California Institute of Technology
“Dynamique De Circuit Et Conséquences Cognitives De L'anesthésie Générale”
Alors que l'anesthésie générale (GA) a été une aubaine pour la médecine en permettant des chirurgies qui seraient impossibles chez des patients éveillés, la manière exacte dont l'AG affecte le cerveau et ses effets à long terme sont mal compris. Le Dr Siapas et son équipe cherchent à élargir nos connaissances fondamentales sur les effets de l'AG sur le cerveau grâce à une série d'expériences, ouvrant ainsi la voie à des recherches supplémentaires sur la fonction et l'application de l'AG qui pourraient un jour améliorer son utilisation chez l'homme.
Le Dr Siapas a pour objectif d'utiliser des enregistrements multi-électrodes pour surveiller l'activité cérébrale pendant l'anesthésie et d'utiliser des approches d'apprentissage automatique pour détecter et caractériser les tendances dans les données neuronales. L’équipe enregistrera l’activité au cours de l’induction et de l’émergence de l’AG, ainsi que pendant l’état d’équilibre, afin de déterminer avec précision les états traversés par le cerveau. Cette recherche peut être particulièrement utile pour comprendre et aider à prévenir la sensibilisation interopératoire, une situation dans laquelle les patients prennent parfois conscience de ce qui se passe mais sont incapables de se déplacer, ce qui peut entraîner un traumatisme grave.
Une dernière expérience examinera l’impact cognitif à long terme de l’AG. De nombreuses personnes subissent des effets cognitifs à court terme après l'anesthésie, mais un faible pourcentage d'entre elles souffrent d'une déficience cognitive permanente ou à long terme. L'équipe manipulera l'administration de l'AG (à nouveau chez la souris), puis testera les déficits d'apprentissage ou de cognition et enregistrera l'activité cérébrale associée à ces déficits.
Carmen Westerberg, Ph.D., professeur agrégé, Département de psychologie, Texas State University; et Ken Paller, Ph.D., professeur de psychologie et chaire James Padilla en arts et sciences, Département de psychologie, Northwestern University
& #8220; La physiologie du sommeil supérieure contribue-t-elle à une fonction de mémoire supérieure? Implications pour contrer l'oubli & #8221;
Drs. Westerberg et Paller et leur équipe espèrent mieux comprendre le processus d'oubli en étudiant la physiologie du sommeil de personnes qui n'oublient presque jamais. Ces personnes, qui ont une condition appelée «mémoire autobiographique très supérieure» ou HSAM, peuvent se rappeler sans effort les moindres détails de chaque jour de leur vie avec une clarté égale, que ce soit la semaine dernière ou il y a 20 ans. En comparaison, la plupart des humains peuvent se souvenir de la même quantité de détails que ceux avec HSAM pendant quelques semaines, mais au-delà, ils ne se souviennent que de détails très importants.
La physiologie du sommeil est proposée comme une différence possible entre ceux avec HSAM et ceux sans. Le sommeil joue un rôle important dans la consolidation de la mémoire. Une étude humaine détaillée de l’activité cérébrale de HSAM pendant le sommeil permet aux individus de contrôle d’enregistrer, de comparer et d’analyser les schémas des oscillations lentes liés à la consolidation, et enregistrés à des niveaux élevés chez les individus HSAM) et la façon dont ils co-se produisent.
Une deuxième étude comporte un serre-tête facile à utiliser qui permettra aux sujets de mesurer les données de sommeil et de mémoire à la maison sur une période d'un mois, afin de déterminer si l'amélioration de la physiologie du sommeil pendant plusieurs nuits contribue à améliorer la mémoire pour les événements survenus pendant un mois avant. En outre, en guidant la réactivation de mémoires qui ne sont pas de nature autobiographique avec des indices sonores présentés pendant le sommeil, cette étude aidera à déterminer si une physiologie du sommeil améliorée chez les individus HSAM peut également améliorer la mémoire pour des mémoires non autobiographiques. Drs. Westerberg et Paller espèrent qu'en découvrant comment fonctionne une mémoire de qualité supérieure, nous pourrons peut-être découvrir des schémas chez ceux qui souffrent d'une fonction de mémoire sous-optimale, tels que ceux atteints de la maladie d'Alzheimer, et peut-être trouver de nouvelles façons de comprendre et de traiter ces affections.
