2021 मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड्स

द मैकनाइट एंडॉमेंट फंड फॉर न्यूरोसाइंस के निदेशक मंडल को यह घोषणा करते हुए प्रसन्नता हो रही है कि उसने 2021 मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड प्राप्त करने के लिए सात न्यूरोसाइंटिस्टों का चयन किया है।

मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड उन युवा वैज्ञानिकों को दिया जाता है जो अपनी स्वतंत्र प्रयोगशालाओं और अनुसंधान करियर की स्थापना के शुरुआती चरण में हैं और जिन्होंने तंत्रिका विज्ञान के प्रति प्रतिबद्धता प्रदर्शित की है। यूसीएलए में डेविड गेफेन स्कूल ऑफ मेडिसिन के पुरस्कार समिति के अध्यक्ष और डीन केल्सी सी. मार्टिन एमडी, पीएचडी कहते हैं, "इस साल के विद्वानों की कक्षा देश भर के युवा, प्रतिभाशाली, अभिनव न्यूरोसाइंटिस्टों की विविधता को प्रदर्शित करती है।" चूंकि यह पुरस्कार 1977 में शुरू किया गया था, इस प्रतिष्ठित प्रारंभिक-कैरियर पुरस्कार ने 250 से अधिक नवीन जांचकर्ताओं को वित्त पोषित किया है और सैकड़ों सफल खोजों को प्रेरित किया है।

"एक साथ, McKnight विद्वान आज तंत्रिका विज्ञान में कुछ सबसे रोमांचक प्रश्नों से निपट रहे हैं," मार्टिन कहते हैं। "प्रयोगात्मक और कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोणों की एक सरणी का उपयोग करके, वे स्पष्ट कर रहे हैं कि विकास के दौरान संवेदी अनुभव मस्तिष्क को कैसे आकार देता है, मस्तिष्क सर्किट सेक्स-विशिष्ट व्यवहारों को कैसे जन्म देता है, व्यवहार के दौरान ध्वनि को कैसे माना जाता है और संसाधित किया जाता है, नींद कैसे अनुभूति और मस्तिष्क स्वास्थ्य को प्रभावित करती है, सेल बायोलॉजिकल मैकेनिज्म सर्कैडियन रिदम को कैसे नियंत्रित करता है, और न्यूरल सर्किट कैसे जानकारी को प्रोसेस करते हैं और सीखते हैं। पूरी समिति की ओर से, मैं इस साल के मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड्स के लिए सभी आवेदकों को उनके योगदान और रचनात्मकता के लिए धन्यवाद देना चाहता हूं।

निम्नलिखित सात McKnight विद्वान पुरस्कार प्राप्तकर्ताओं में से प्रत्येक को तीन वर्षों के लिए प्रति वर्ष $75,000 प्राप्त होगा। वो हैं:

इस साल के मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड्स के लिए 70 आवेदक थे, जो देश के सर्वश्रेष्ठ युवा तंत्रिका विज्ञान संकाय का प्रतिनिधित्व करते थे। संकाय केवल पूर्णकालिक संकाय की स्थिति में अपने पहले चार वर्षों के दौरान पुरस्कार के लिए पात्र हैं। मार्टिन के अलावा, स्कॉलर अवार्ड्स चयन समिति में गॉर्डन फिशेल, पीएचडी, हार्वर्ड यूनिवर्सिटी; लॉरेन फ्रैंक, पीएचडी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को; मार्क गोल्डमैन, पीएचडी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस; रिचर्ड मूनी, पीएचडी, ड्यूक यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन; जेनिफर रेमंड, पीएचडी, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय; वैनेसा रूटा, पीएचडी, रॉकफेलर विश्वविद्यालय; और माइकल शैडलेन, एमडी, पीएचडी, कोलंबिया विश्वविद्यालय।

अगले साल के पुरस्कारों के लिए आवेदन अगस्त में उपलब्ध होंगे और 10 जनवरी, 2022 को होने वाले हैं। मैकनाइट के तंत्रिका विज्ञान पुरस्कार कार्यक्रमों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया एंडोमेंट फंड की वेबसाइट पर जाएं। https://www.mcknight.org/programs/the-mcknight-endowment-fund-for-neuroscience

तंत्रिका विज्ञान के लिए McKnight एंडोमेंट फंड के बारे में

न्यूरोसाइंस के लिए McKnight Endowment फ़ंड, McKnight Foundation of Minneapolis, Mint, और पूरी तरह से देश भर के प्रमुख न्यूरोसाइंटिस्टों के एक बोर्ड के नेतृत्व में एक स्वतंत्र संस्था है। मैककेनाइट फाउंडेशन ने 1977 से तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान का समर्थन किया है। फाउंडेशन ने संस्थापक विलियम एल। मैकक्नाइट (1887-1979) के इरादों में से एक को पूरा करने के लिए 1986 में एंडोमेंट फंड की स्थापना की। 3M कंपनी के शुरुआती नेताओं में से एक, उनकी स्मृति और मस्तिष्क की बीमारियों में व्यक्तिगत रुचि थी और उनकी विरासत का हिस्सा इलाज ढूंढने में मदद करता था। एंडोमेंट फंड हर साल तीन तरह के पुरस्कार देता है। McKnight Scholar अवार्ड्स के अलावा, वे न्यूरोसाइंस अवार्ड्स में McKnight टेक्नोलॉजिकल इनोवेशन हैं, जो मस्तिष्क शोध को बढ़ाने के लिए तकनीकी आविष्कारों को विकसित करने के लिए बीज धन प्रदान करते हैं; मानव मस्तिष्क विकारों के लिए अनुवाद और नैदानिक अनुसंधान के माध्यम से प्राप्त ज्ञान को लागू करने के लिए काम करने वाले वैज्ञानिकों के लिए मस्तिष्क विकृति पुरस्कार के मैकनाइट नाइट न्यूरोबायोलॉजी।

2021 मैकनाइट स्कॉलर अवार्ड्स

लुकास चीडल, पीएचडी सहायक प्रोफेसर, कोल्ड स्प्रिंग हार्बर प्रयोगशाला, कोल्ड स्प्रिंग हार्बर, एनवाई

उत्तेजित मस्तिष्क में माइक्रोग्लियल फ़ंक्शन के आणविक आधार को उजागर करना

अधिकांश विकासात्मक तंत्रिका विज्ञान ने ऐतिहासिक रूप से तंत्रिका विकास के कठोर पहलुओं पर ध्यान केंद्रित किया है - एक निश्चित तरीके से विकसित करने या एक विशेष कार्य प्रदान करने के लिए कोशिकाओं को आनुवंशिक रूप से "क्रमादेशित" कैसे किया जाता है। और हाल ही में, अनुसंधान ने स्वयं न्यूरॉन्स की अधिक बारीकी से जांच की है, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कई उपकरण और तकनीकों को न्यूरॉन्स के आंतरिक तंत्र का अध्ययन करने के लिए अनुकूलित किया जा रहा है। अपने शोध में, डॉ. चेडल न्यूरोलॉजी के कम अध्ययन वाले क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं: तंत्रिका विकास का एक देर से चरण जो बाहरी पर्यावरणीय कारकों से प्रभावित होता है, और इस प्रक्रिया में माइक्रोग्लिया नामक मस्तिष्क प्रतिरक्षा कोशिकाओं द्वारा निभाई गई भूमिका।

अपने शोध में, डॉ. चेडल विशेष रूप से एक माउस मॉडल का उपयोग करके दृश्य तंत्रिका कनेक्शन के विकास का अध्ययन कर रहे हैं जिसमें कुछ चूहों को विकास के एक महत्वपूर्ण चरण के दौरान प्रकाश-मुक्त वातावरण में पाला जाता है। उनके पिछले शोध से पता चलता है कि माइक्रोग्लिया अनिवार्य रूप से दृश्य प्रणाली को "मूर्तिकला" करती है, जो सिनैप्टिक कनेक्शन को कम करती है जो कम फायदेमंद होते हैं। नतीजतन, तंत्रिका तंत्र के उस हिस्से का भौतिक क्रम अंधेरे में पाले गए चूहों में प्रकाश में पाले गए चूहों की तुलना में भिन्न होता है। अपने चल रहे काम में, डॉ। चेडल आणविक स्तर पर यह पहचानने की कोशिश करेंगे कि माइक्रोग्लिया बाहरी कारकों (जैसे प्रकाश) और उन तंत्रों से कैसे प्रेरित होते हैं जिनके द्वारा वे सिनैप्स को गढ़ते हैं।

अनुसंधान कई उपन्यास दृष्टिकोण प्रदान करता है, जिसमें दृश्य सर्किट विकास में अपनी भूमिका को परिभाषित करने के लिए विशिष्ट माइक्रोग्लियल जीन को बाहर निकालने के लिए जीन-संपादन तकनीक का उपयोग करना शामिल है, साथ ही चूहों की एक ट्रांसजेनिक लाइन बनाना जो मस्तिष्क में कार्यात्मक रूप से सक्रिय माइक्रोग्लियल कोशिकाओं को टैग करता है, दोनों रणनीति सबसे अधिक अक्सर न्यूरॉन्स पर लागू होता है कि डॉ। चीडल पहली बार माइक्रोग्लिया का अध्ययन करने के लिए अनुकूल है। डॉ. चेडल को उम्मीद है कि उनका शोध मस्तिष्क में गैर-न्यूरोनल कोशिकाओं की भूमिकाओं के बारे में नई अंतर्दृष्टि को उजागर करने में मदद कर सकता है, जिससे भविष्य में तंत्रिका संबंधी विकारों की उत्पत्ति और उपचार में सफलता मिल सकती है, विशेष रूप से ऑटिज्म और सिज़ोफ्रेनिया जैसे जो अपेक्षाकृत देर से उत्पन्न होते हैं। विकास और एक प्रतिरक्षा घटक के कुछ संकेत हैं।

जोसी क्लाउनी, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, मिशिगन विश्वविद्यालय, आणविक, सेलुलर और विकासात्मक जीवविज्ञान विभाग, एन आर्बर, एमआई

फलहीन का एक नारीवादी ढांचा: महिला तंत्रिका कार्यक्रमों के दमन के रूप में दुर्भावना

नर और मादा मस्तिष्क के बीच अंतर सूक्ष्म लग सकता है और मस्तिष्क के केवल 2-5% को प्रभावित कर सकता है - आखिरकार, दोनों लिंगों के जीवित प्राणियों के अधिकांश कार्य समान हैं, जिसमें खाने, सोने, सीखने और आगे बढ़ने की आवश्यकता शामिल है - लेकिन वे एक प्रजाति के अस्तित्व के लिए मतभेद महत्वपूर्ण हैं। अनुसंधान का एक बड़ा सौदा व्यवहारिक रहा है, जैसे कि संभोग अनुष्ठानों का प्रदर्शन, लेकिन इस बारे में कम समझा जाता है कि उन अनुष्ठानों को चलाने वाले जीन मस्तिष्क में कैसे ट्यून किए जाते हैं।

डॉ. क्लाउनी परिकल्पना करते हैं कि प्रक्रिया घटाव में से एक है - कि दोनों लिंगों के दिमाग के लिए कोड काफी हद तक एक जैसा शुरू होता है, और फिर कुछ जीन प्रत्येक लिंग के लिए कुछ पैटर्न में बंद हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पुरुष और महिला दिमाग होते हैं। इसके अलावा, फ्रूट फ्लाई मॉडल का उपयोग करते हुए अब तक के उनके अध्ययन से पता चलता है कि पुरुष मस्तिष्क एक "बेस मॉडल" से तंत्रिका कार्यक्रमों को हटाने का परिणाम हो सकता है, जो नए कार्यक्रमों के निर्माण के बजाय महिला मस्तिष्क के बहुत करीब है। प्रक्रिया की कुंजी एक फल मक्खी प्रतिलेखन कारक है जिसे "फ्रूटलेस" कहा जाता है, एक प्रोटीन केवल पुरुष फल मक्खी के दिमाग में बनाया जाता है जो यह नियंत्रित करता है कि मस्तिष्क में सेक्स-विशिष्ट जीन स्विच चालू या बंद है, और जिनकी सेक्स-आधारित प्रवृत्ति को चलाने में भूमिका है वयस्कों में भी।

अपने शोध में, डॉ। क्लाउनी विकासशील और वयस्क दिमागों में फ्रूटलेस के अनुवांशिक लक्ष्यों की पहचान करने की कोशिश करेंगे; कैसे निरोधात्मक तंत्रिका सर्किट पुरुषों को अन्य पुरुषों को संभोग अनुष्ठान करने से रोककर पुरुष प्रेमालाप को नियंत्रित करते हैं; और कैसे नर अंडे देने के लिए तंत्रिका सर्किट खो देते हैं। इसमें शामिल प्रयोगों में फ्रूटलेस के साथ या उसके बिना जानवरों में सेक्स से जुड़े सर्किट और व्यवहार के लाभ या हानि का निरीक्षण करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया गया है। इसके माध्यम से, वह मस्तिष्क के विकास की प्रक्रिया पर प्रकाश डाल सकती है, जिससे इस बारे में नई अंतर्दृष्टि प्राप्त हो सकती है कि हमारे मस्तिष्क को कैसे पता चलता है कि कौन से सहज व्यवहार करना है और कौन सा नहीं करना है, और संभवतः न्यूरोलॉजिकल और मानसिक विकारों के शोधकर्ताओं की मदद करना है, जिनमें से कई हैं अधिक सामान्य एक लिंग या कोई अन्य है।

शॉल ड्रुकमैन, पीएचडी, न्यूरोबायोलॉजी और मनोचिकित्सा और व्यवहार विज्ञान के सहायक प्रोफेसर, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय, स्टैनफोर्ड, सीए

आबादी और मस्तिष्क क्षेत्रों में वितरित गतिविधि का उपयोग करके मस्तिष्क की गणना कैसे होती है?

दशकों के शोध के बाद, हमें अभी भी इस बात की सीमित समझ है कि मस्तिष्क विभिन्न क्षेत्रों में गणना कैसे करता है। यह बहुत ही मौलिक प्रश्न डॉ। ड्रुकमैन के काम के केंद्र में है, जो उत्तेजना और प्रतिक्रिया के बीच मस्तिष्क में क्या होता है, इसका पता लगाने के लिए मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्डिंग के बढ़ते दायरे और विस्तार का लाभ उठाता है, खासकर जब प्रतिक्रिया में देरी होती है और अल्पकालिक स्मृति व्यस्त।

प्रयोगों के एक सेट में, चूहों को एक उत्तेजना प्रस्तुत करने के कुछ समय बाद दो दिशाओं में से एक में चाटने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है और फिर हटा दिया जाता है। चूंकि उत्तेजना अब मौजूद नहीं है, मस्तिष्क को इसकी स्मृति को संग्रहीत करने, गति की योजना बनाने, एक निश्चित समय के लिए कार्रवाई को रोकने और फिर कार्य करने की आवश्यकता होती है। उन सेकंड के दौरान, मस्तिष्क की गतिविधि एक साथ कई मस्तिष्क क्षेत्रों में दर्ज की जाती है। प्रारंभिक डेटा से पता चलता है कि गतिविधि मौजूद है और विभिन्न क्षेत्रों और विभिन्न न्यूरोनल आबादी में बदल रही है, और ड्रुकमैन का लक्ष्य यह दिखाना है कि यह सामूहिक गतिविधि मस्तिष्क क्षेत्रों में बातचीत कर रही है और जिस तरह से बातचीत आवश्यक यादों और गति के इरादे को "ठीक" कर सकती है, तब भी जब ए एकल क्षेत्र या जनसंख्या की गतिविधि गलत हो सकती है। मनुष्यों का उपयोग करते हुए अनुसंधान की एक दूसरी पंक्ति भाषण के दौरान क्रॉस-क्षेत्रीय मस्तिष्क गतिविधि को ट्रैक करती है - एक असाधारण रूप से जटिल गतिविधि - प्रयोगों में जो मस्तिष्क में गणना कैसे की जाती है, के समान प्रश्न पर मिलती है।

डॉ. ड्रुकमैन इन प्रयोगों को एक मॉडल बनाने की दिशा में पहला कदम मानते हैं कि मस्तिष्क समग्र रूप से कैसे काम करता है। साथ ही, वह शोधकर्ताओं के काम करने के तरीके का विस्तार करने की भी उम्मीद करते हैं; उनकी परियोजना में कई अन्य शोधकर्ताओं के साथ गहन सहयोग शामिल है, और उन्हें उम्मीद है कि वे बुनियादी विज्ञान दोनों का पता लगाने और अपने निष्कर्षों के लिए नैदानिक अनुप्रयोगों को आगे बढ़ाने में सक्षम होंगे, विशेष रूप से एक सहयोगी नैदानिक परीक्षण परियोजना में उनकी भागीदारी के माध्यम से जो तंत्रिका इंटरफेस पर काम कर रही है। यह समझने की क्षमता कि मस्तिष्क की गतिविधि भाषण जैसी जटिल गतिविधि में कैसे बदल जाती है, ऐसी तकनीक को जन्म दे सकती है जो एएलएस जैसे अपक्षयी रोगों वाले लोगों के लिए कुछ कार्य को बहाल कर सकती है।

लौरा लुईस, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, बोस्टन विश्वविद्यालय, बायोमेडिकल इंजीनियरिंग विभाग, बोस्टन, एमए

स्लीपिंग ब्रेन में इमेजिंग तंत्रिका और द्रव गतिकी Dynamic

नींद मस्तिष्क के स्वास्थ्य के लिए छोटी और लंबी अवधि दोनों में गंभीर रूप से महत्वपूर्ण है। नींद के दौरान तंत्रिका गतिविधि और मस्तिष्कमेरु द्रव (CSF) की द्रव गतिकी दोनों में परिवर्तन होता है, जिसके विभिन्न परिणाम होते हैं - संवेदी प्रणालियाँ बाहरी उत्तेजनाओं के बारे में जागरूकता से और स्मृति पुनर्सक्रियन की ओर स्थानांतरित हो जाती हैं, और CSF मस्तिष्क में प्रवाहित होती है और विषाक्त प्रोटीन को दूर करती है जो इस दौरान बनते हैं। घूमने का समय। दिलचस्प बात यह है कि दोनों प्रक्रियाओं का आपस में गहरा संबंध है। अपने शोध में, डॉ लुईस नींद के दौरान तंत्रिका और द्रव गतिकी के बीच संबंध और मस्तिष्क स्वास्थ्य के लिए प्रत्येक के संबंध की जांच करेंगे।

डॉ लुईस के शोध की कुंजी नॉन-रैपिड आई मूवमेंट (NREM) नींद के दौरान रोगियों का अध्ययन करने और मस्तिष्क की गतिविधि और तरल गति दोनों को कम समय में देखने की क्षमता है। ऐसा करने के लिए, डॉ लुईस तेजी से कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एफएमआरआई) के साथ ईईजी के एक अभिनव संयोजन का उपयोग कर रहे हैं, जो उन्होंने शोर को खत्म करने के लिए विकसित एल्गोरिदम का उपयोग करके बेहतर किया है, जिससे उन्हें सिंक्रनाइज़, सटीक तंत्रिका गतिविधि और सीएसएफ प्रवाह का निरीक्षण करने की इजाजत मिलती है। उनका शोध पहले यह पता लगाएगा कि ये धीमी तरंगें मस्तिष्क में कैसे सक्रिय होती हैं और कौन से तंत्रिका नेटवर्क शामिल होते हैं, श्रवण उत्तेजनाओं का उपयोग करके जो धीमी तरंगों को बढ़ा सकते हैं। दूसरा, वह इन धीमी तरंगों और सीएसएफ प्रवाह के बीच की कड़ी की जांच करेगी; एक परिकल्पना यह है कि धीमी गति से तंत्रिका गतिविधि रक्त की मांग को कम करती है, अनिवार्य रूप से सीएसएफ को मस्तिष्क में खींचती है क्योंकि रक्त घट जाता है। संयुक्त इमेजिंग तकनीक का उपयोग करते हुए, डॉ लुईस पूरे मस्तिष्क में 3डी में युग्मित रक्त प्रवाह और सीएसएफ प्रवाह पल-पल का निरीक्षण करने में सक्षम होंगे।

इस परस्पर क्रिया के निहितार्थ गहरे हैं। इन धीमी तरंगों के दौरान, मस्तिष्क के तंत्रिका नेटवर्क को इस तरह से पुनर्गठित किया जाता है जो स्मृति पुनर्सक्रियन और अल्पकालिक मस्तिष्क स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है; धीमी तरंगों से जुड़ा सीएसएफ प्रवाह लंबे समय तक मस्तिष्क के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है। यह समझना कि ये प्रणालियाँ कैसे काम करती हैं, भविष्य में नींद के शोधकर्ताओं को यह समझने में मदद मिलेगी कि कुछ गलत होने पर, अल्जाइमर सहित न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग संबंधी विकारों के अध्ययन में विशेष रुचि है, जो बाधित धीमी लहर नींद से जुड़ा हो सकता है।

अशोक लिटविन-कुमार, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, तंत्रिका विज्ञान विभाग और जुकरमैन संस्थान, कोलंबिया विश्वविद्यालय, न्यूयॉर्क, एनवाई

अनुकूली व्यवहार के संयोजी-विवश मॉडल

नए इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (ईएम) के साथ और अधिक जटिल तंत्रिका तंत्र के वायरिंग आरेखों के साथ, शोधकर्ता इस बात की गहरी समझ को अनलॉक करने के कगार पर हैं कि ये सिस्टम कैसे व्यवहार की ओर ले जाते हैं। चुनौती: इन विशाल डेटासेट का उपयोग कैसे करें, जिन्हें कनेक्टोम के रूप में जाना जाता है, जिसमें फल मक्खी के मामले में दसियों हज़ार न्यूरॉन्स और दसियों लाख सिनेप्स शामिल हैं। इस कार्य को पूरा करना मुश्किल है क्योंकि मॉडलिंग व्यवहार के लिए कई सफल दृष्टिकोण, मशीन सीखने से प्रेरित तकनीकों सहित, ऐसे मॉडल का उपयोग करते हैं जो वास्तविकता को प्रतिबिंबित नहीं करते हैं कि मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र कैसे तारित होते हैं।

अपने शोध में, डॉ. लिट्विन-कुमार का उद्देश्य एक कनेक्टोम के भीतर प्रासंगिक संरचनाओं की पहचान करने के तरीकों को विकसित करके व्यवहार के संयोजी और कार्यात्मक मॉडल की दुनिया को एक साथ लाने के लिए एक पद्धति विकसित करना है जो व्यवहार मॉडल को बाधित कर सकता है - उदाहरण के लिए, सीमित करके मॉडल इसलिए वे केवल सिनैप्टिक कनेक्शन का उपयोग करते हैं जो न्यूरॉन्स के बीच शारीरिक रूप से असंभव छलांग लगाने के बजाय शारीरिक रूप से कनेक्टोम में मौजूद होते हैं।

इस दृष्टिकोण का परीक्षण और परिशोधन करने के लिए, डॉ. लिट्विन-कुमार पहले फल मक्खी के मस्तिष्क के एक हिस्से के कनेक्टोम पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, जिसे मशरूम बॉडी कहा जाता है, एक अच्छी तरह से मैप किया गया क्षेत्र जो सहयोगी सीखने का केंद्र है। केन्योन कोशिकाओं द्वारा प्राप्त संवेदी आदानों को आउटपुट न्यूरॉन्स के लिए अनुमानित किया जाता है, जो दृष्टिकोण या परिहार प्रतिक्रियाओं जैसे व्यवहारों को ट्रिगर करता है। उन्नत मॉडलिंग का उपयोग करते हुए, टीम कनेक्टोम के भीतर संरचना की कुशलता से पहचान करने की कोशिश करेगी जो यह दर्शाती है कि जानकारी को मशरूम के शरीर में कैसे रिले किया जाता है। फिर वे उन कनेक्शनों से विवश गहन शिक्षण मॉडल का परीक्षण करेंगे, यह देखने के लिए कि वे अप्रतिबंधित मॉडलों की तुलना में उत्तेजनाओं के प्रति प्रतिक्रियाओं की कितनी प्रभावी भविष्यवाणी करते हैं। आगे के परीक्षण अधिक जटिल सीखने में डोपामाइन न्यूरॉन्स की भूमिका का पता लगाएंगे। सामूहिक रूप से, यह शोध वास्तविक जीवों के व्यवहार को अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित करने के लिए सीखने के मॉडल के साथ बढ़ती जटिलता के संयोजनों का उपयोग करने के लिए आधारभूत कार्य करेगा।

डेविड श्नाइडर, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय, तंत्रिका विज्ञान केंद्र, न्यूयॉर्क, एनवाई

माउस कॉर्टेक्स में समन्वय परिवर्तन

उन्नत जीवों के दिमाग में पाई जाने वाली कई उल्लेखनीय क्षमताओं में से एक है भविष्य की भविष्यवाणी करने की क्षमता, न केवल लंबे समय के पैमाने पर, बल्कि पल-पल, संवेदी आदानों से डेटा को लगातार मिलान और रिकॉर्ड करना और पिछले अनुभव के आधार पर भविष्य कहनेवाला मॉडल बनाना। ये भविष्य कहनेवाला मॉडल हमें दुनिया के साथ अधिक प्रभावी ढंग से नेविगेट करने और बातचीत करने में मदद करते हैं - और साथ ही महत्वपूर्ण रूप से, उम्मीद से विचलन की पहचान करें जो खतरे या अवसर का संकेत हो सकता है। डॉ. श्नाइडर का काम इस बात पर ध्यान केंद्रित करता है कि मस्तिष्क के मोटर नियंत्रण और संवेदी क्षेत्र इस तरह से एक साथ कैसे काम करते हैं और यह उजागर करने के लिए काम करेगा कि मस्तिष्क कैसे सीखता है और यादें बनाता है जो कि अपेक्षित चीज़ों का आधार बनता है।

अपने प्रयोगों में, डॉ। श्नाइडर माउस दिमाग (और मानव मस्तिष्क) में पाए जाने वाले एक प्रतीत होता है कि प्रति-सहज मार्ग पर ध्यान केंद्रित करते हैं: एक मोटर नियंत्रण क्षेत्र को एक श्रवण संवेदी क्षेत्र से जोड़ने वाला एक नाली। जब भी कोई आंदोलन किया जाता है, तो दोनों क्षेत्र इस तरह से संवाद करते हैं जो श्रवण प्रणाली को उस आंदोलन द्वारा बनाई गई ध्वनि की अवहेलना करने के लिए कहता है, लगभग एक फोटो नकारात्मक की तरह जो ध्वनि को रद्द कर देता है। अपने प्रयोगों में, चूहों को एक लीवर को धक्का देने पर एक निश्चित ध्वनि की अपेक्षा करने के लिए वातानुकूलित किया जाएगा। अपेक्षित ध्वनि का अनुभव होने पर तंत्रिका गतिविधि और व्यवहार संबंधी प्रतिक्रियाओं को रिकॉर्ड किया जाएगा, और फिर जब ध्वनि को सूक्ष्म रूप से बदल दिया जाएगा।

ये प्रयोग संवेदी प्रतिक्रियाओं का अनुमान लगाने में विशिष्ट न्यूरॉन्स की भूमिका की पहचान करने में मदद करेंगे, मस्तिष्क के मोटर नियंत्रण और संवेदी केंद्र कैसे बातचीत करते हैं, और जब एक नई ध्वनि "अपेक्षित" हो जाती है तो मोटर और संवेदी क्षेत्रों के बीच के रास्ते कैसे बदलते हैं। आगे के शोध भविष्यवाणियां करने में उनकी भूमिका निर्धारित करने के लिए मस्तिष्क में कुछ मार्गों को अवरुद्ध कर देंगे, और यह भी देखेंगे कि मस्तिष्क स्वयं उत्पन्न ध्वनियों की अपेक्षा करने के लिए दृश्य इनपुट का उपयोग कैसे करता है। यह समझना कि ये भविष्य कहनेवाला और सीखने की प्रणालियाँ कैसे काम करती हैं, भविष्य के अनुसंधान को न्यूरोलॉजिकल विकारों की एक श्रृंखला में मार्गदर्शन करने में मदद कर सकती हैं।

स्वाति यादापल्ली, पीएचडी, सहायक प्रोफेसर, मिशिगन विश्वविद्यालय के मेडिकल स्कूल, सेल और विकासात्मक जीवविज्ञान विभाग, एन आर्बर, एमआई

सर्कैडियन लय को नियंत्रित करने वाले सेलुलर तंत्र

सर्कैडियन घड़ियाँ - 24-घंटे की आंतरिक घड़ियाँ जो हमारे जैविक तंत्र की कई लय को चलाती हैं, जैसे कि जब हम सोते हैं, जागते हैं, हम कैसे चयापचय करते हैं, और भी बहुत कुछ - हमारे शरीर की लगभग सभी कोशिकाओं में पाए जाते हैं। लेकिन वास्तव में उस लय को बनाने के लिए किसी दिए गए सेल के भीतर क्या हो रहा है, इसे कम समझा जाता है। पिछले जैव रासायनिक और अनुवांशिक अनुसंधान ने महत्वपूर्ण प्रोटीन की पहचान की थी जो ट्रांसक्रिप्शन कारक हैं, या तो सकारात्मक या अवरोधक, सर्कडियन लय में भूमिका के साथ, लेकिन यह ठीक से पता नहीं चला कि वे उप-कोशिकीय स्तर पर एक जीवित कोशिका में कैसे कार्य करते हैं, एक होने के जैविक समकक्ष भागों की सूची लेकिन समझ में नहीं आता कि वे एक साथ कैसे फिट होते हैं।

डॉ. यदलापल्ली ने इन प्रोटीनों के एकल-कोशिका, उच्च-रिज़ॉल्यूशन विज़ुअलाइज़ेशन के प्रदर्शन के लिए अभिनव तरीके विकसित किए हैं और वे पहली बार फल मक्खियों की जीवित कोशिकाओं में 24 घंटे की अवधि में कैसे बातचीत करते हैं, और प्रारंभिक निष्कर्ष पहले ही अप्रत्याशित रूप से सामने आए हैं अंतर्दृष्टि। विशेष रूप से, प्रमुख निरोधात्मक प्रतिलेखन कारकों में से एक, जिसे PER कहा जाता है, कोशिका नाभिक के लिफाफे के चारों ओर समान रूप से वितरित foci बनाने के लिए इकट्ठा होता है, और चक्र के दौरान घड़ी जीन के परमाणु स्थान को बदलने में एक भूमिका निभाता है। पहले, यह माना जाता था कि ये प्रोटीन मुक्त-अस्थायी या बेतरतीब ढंग से वितरित किए गए थे। ये अध्ययन सर्कैडियन क्लॉक सिस्टम में विनियमन की एक महत्वपूर्ण नई परत को उजागर करते हैं।

प्रयोगों की एक श्रृंखला में, डॉ. यदलापल्ली इस प्रक्रिया में शामिल तंत्र का निर्धारण करेंगे - फॉसी कैसे बनता है और वे कहां स्थानीय होते हैं, और वे घड़ी-विनियमित जीन के दमन को कैसे बढ़ावा देते हैं। इन मौलिक, शक्तिशाली सेलुलर प्रक्रियाओं के कामकाज के बारे में और अधिक समझना, जो पूरे जीव के व्यवहार और स्वास्थ्य तक सभी तरह से प्रभाव डालते हैं, कई नींद और चयापचय संबंधी विकारों और तंत्रिका संबंधी रोगों में अनुसंधान के लिए एक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करेंगे।