16 juillet 2018
La Fondation McKnight a annoncé les trois récipiendaires d'une subvention de 600 000 $ dans le cadre des Prix d'innovation en neuroscience McKnight 2018, reconnaissant ainsi le potentiel de ces projets pour étendre les technologies disponibles dans le domaine des neurosciences. Chacun des projets reconnus recevra un total de 200 000 dollars sur les deux prochaines années, ce qui fera progresser le développement de technologies révolutionnaires utilisées pour cartographier, surveiller et modéliser les fonctions cérébrales. Les lauréats 2018 sont:
- Michale S. Fee, Ph.D., du Massachusetts Institute of Technology, pour travailler sur un microscope spécialement miniaturisé pour observer l'activité neurale chez les oiseaux chanteurs, ainsi que sur une nouvelle technologie de traitement de données la prenant en charge, offrant ainsi une vue sans précédent du cerveau en train d'apprendre.
- Marco Gallio, Ph.D., Northwestern University, dont le projet consiste à créer de nouvelles méthodes de re-câblage des connexions synaptiques dans le cerveau vivant des mouches des fruits et à les valider en explorant les liens entre comportement appris et comportement inné.
- Sam Sober, Ph.D., de l'Université Emory, et Muhannad Bakir, Ph.D., du Georgia Institute of Technology, développent une nouvelle classe de réseaux d'électrodes flexibles avec traitement de données intégré qui peuvent enregistrer un grand nombre de pointes dans les fibres musculaires d'oiseaux et de mammifères à comportement libre, afin de mieux comprendre comment les signaux cérébraux contrôlent le comportement.
(En savoir plus sur chacun de ces projets de recherche ci-dessous.)
À propos des McKnight Technology Awards
Depuis la création du Prix de la technologie en 1999, le Fonds de développement McKnight pour les neurosciences a consacré plus de 13 millions de dollars aux technologies innovantes dans le domaine des neurosciences. Le Fonds de dotation s'intéresse particulièrement aux travaux qui adoptent de nouvelles approches novatrices pour améliorer la capacité de manipuler et d'analyser les fonctions cérébrales. Les technologies développées avec le soutien de McKnight doivent être finalement mises à la disposition d'autres scientifiques.
"Encore une fois, j'ai été ravi de voir l'ingéniosité à l'œuvre dans le développement de nouvelles neurotechnologies", a déclaré Markus Meister, Ph.D., président du comité des prix, et le professeur de sciences biologiques Anne P. et Benjamin F. Biaggini à Caltech. . «Les prix de cette année parrainent une gamme de projets inspirants: des microscopes portables miniaturisés aux électrodes flexibles capables de suivre les signaux musculaires d'un animal en mouvement, à une boîte à outils moléculaire qui permettra littéralement de recâbler le cerveau. L'innovation dans la science du cerveau est bien vivante. "
Le comité de sélection de cette année comprenait également Adrienne Fairhall, Timothy Holy, Loren Looger, Liqun Luo, Mala Murthy et Alice Ting, qui ont choisi les 2018 Innovation technologiques en neurosciences McKnight parmi un groupe très compétitif de 97 candidats.
Les lettres d'intention pour le prix des innovations technologiques en neurosciences 2019 doivent être envoyées le lundi 3 décembre 2018. Pour plus d'informations sur les prix, veuillez visiter www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience/technology-awards
PRIX D'INNOVATION TECHNOLOGIQUE MCKNIGHT DANS LA NEUROSCIENCE 2018
Michale S. Fee, Ph.D., Glen V. et Phyllis F. Dorflinger, professeur de neuroscience informatique et des systèmes, département des sciences du cerveau et de la cognition, Massachusetts Institute of Technology; et chercheur, Institut McGovern de recherche sur le cerveau
«Nouvelles technologies pour l'imagerie et l'analyse des trajectoires neuronales d'état-espace chez les petits animaux à comportement libre»
L'étude de l'activité neuronale dans le cerveau des animaux est un défi de longue date pour les chercheurs. Les approches actuelles sont imparfaites: la taille actuelle des microscopes impose de limiter l'activité des animaux et ces microscopes offrent un champ de vision limité des neurones. En réalisant des percées dans la miniaturisation au microscope, le Dr Fee et son laboratoire développent les outils nécessaires pour voir ce qui se passe dans le cerveau d'un animal alors que celui-ci est libre de se comporter de manière naturelle.
Le microscope monté sur la tête permet au Dr Fee d’observer des changements dans le cerveau des oiseaux juvéniles qui apprennent à chanter leurs chansons. Pendant qu'ils écoutent, répètent et apprennent, le Dr Fee documente les circuits neuronaux qui se développent dans le cadre de ce processus d'apprentissage complexe. Ces circuits sont liés aux circuits humains qui se forment lors de l’apprentissage complexe de séquences motrices, comme l’apprentissage du vélo, et sont perturbés dans certaines conditions, notamment la maladie de Parkinson. Étant donné son objectif de documenter un processus d’apprentissage naturel, il est d’une importance vitale de pouvoir enregistrer l’activité neurale lors de comportements naturels.
Outre la miniaturisation, le nouveau microscope pourra enregistrer un ordre de grandeur supérieur à celui des autres techniques utilisées sur des animaux à comportement normal et sera associé à une nouvelle analyse de données qui permettra aux chercheurs d'effectuer des observations en temps réel et d'ajuster leur expériences, accélérant le processus de recherche. Il aura des applications immédiates et étendues pour les chercheurs qui explorent toutes sortes de comportements cérébraux chez les petits animaux.
Marco Gallio, Ph.D., professeur adjoint, département de neurobiologie, Université Northwestern
"Re-câblage des connexions dans le cerveau vivant"
Cette recherche vise à approfondir notre compréhension du fonctionnement du cerveau en permettant aux scientifiques d'élaguer de manière sélective les connexions synaptiques et d'encourager de nouvelles connexions entre neurones. Ce recâblage du cerveau permettra aux chercheurs de comprendre plus précisément quelles connexions jouent un rôle dans des sous-ensembles spécifiques d’effets neurologiques.
Chaque neurone dans un circuit cérébral se connecte à plusieurs cibles. Chaque cible peut avoir une fonction unique et donc traiter les mêmes informations entrantes d’une manière complètement différente. Par exemple, certains neurones du cerveau des mouches des fruits contiennent des informations sur l'environnement externe, qui sont utilisées pour s'éloigner rapidement des menaces imminentes (un comportement inné), mais également pour produire des associations durables par le biais de l'apprentissage.
La technologie proposée permettra aux chercheurs d'identifier les connexions critiques pour chaque processus en supprimant sélectivement les synapses des centres d'apprentissage tout en laissant intactes toutes les autres connexions. Le projet vise à utiliser le génie génétique pour produire des protéines de synthèse capables de modérer la répulsion ou l'attraction / l'adhésion entre partenaires synaptiques génétiquement définis dans le cerveau intact d'animaux vivants. En plus de prouver que ce type de recâblage des cerveaux est possible, la recherche aboutira à de nouvelles souches de mouches des fruits dotées d'une génétique unique pouvant être immédiatement partagées avec d'autres chercheurs. De par leur conception, ces outils peuvent être facilement modifiés pour être utilisés dans n'importe quel modèle animal ou appliqués à différentes parties du cerveau, permettant ainsi à une nouvelle catégorie d'études neurologiques d'avoir de profondes implications pour notre compréhension du fonctionnement du cerveau humain.
Sam Sober, Ph.D., professeur associé au département de biologie de l'Université Emory; et Muhannad Bakir, Ph.D., professeur à l'École de génie électrique et informatique et directeur associé du Centre d'interconnexion et de conditionnement du Georgia Institute of Technology
«Réseaux d'électrodes flexibles pour des enregistrements à grande échelle d'épis de fibres musculaires chez des souris et des oiseaux chanteurs à comportement libre»
Notre compréhension de la façon dont le cerveau coordonne l'activité musculaire pendant le comportement expérimenté a été limitée par la technologie utilisée pour enregistrer une telle activité - généralement des fils insérés dans les muscles qui ne peuvent détecter que l'activité totale de nombreux signaux individuels que le système nerveux utilise pour contrôler les muscles. Drs. Sober et Bakir développent ce qui est essentiellement un réseau de capteurs «haute définition» (un ensemble de nombreux capteurs de petite taille) qui résout bon nombre de ces problèmes en permettant aux chercheurs de détecter et d’enregistrer des signaux électriques très précis provenant de fibres musculaires individuelles.
Le capteur proposé possède de nombreux détecteurs qui enregistrent un muscle sans l'endommager. (Les approches précédentes reposaient sur des fils qui pourraient endommager les muscles lors de l'insertion, en particulier les petits muscles utilisés pour la motricité fine.) Les tableaux sont fabriqués à partir de matériaux souples qui s'adaptent à la forme d'un muscle et changent de forme lorsque l'animal se déplace. De plus, comme les baies collectent exponentiellement plus de données que les dispositifs précédents, elles disposent de circuits intégrés pour collecter et regrouper les données avant de transmettre les signaux à l'ordinateur du chercheur.
Une version prototype de la matrice a déjà révélé de nouvelles informations: on pensait auparavant que le système nerveux contrôlait l'activité musculaire en régulant uniquement le nombre total de pointes électriques envoyées à un muscle. Cependant, une détection précise a révélé que les variations de niveaux en millisecondes dans les modèles de synchronisation multi-pics modifient la façon dont les muscles contrôlent le comportement. Les nouvelles baies seront conçues pour être utilisées chez la souris et les oiseaux chanteurs. Elles nous aideront à comprendre le contrôle neuronal de nombreux comportements qualifiés et fourniront de nouvelles informations sur les troubles neurologiques affectant le contrôle moteur.
