2024 맥나이트 학자상

신경과학을 위한 McKnight 기부 기금 이사회는 2024년 McKnight Scholar Award를 수상할 10명의 신경과학자를 선정했음을 발표하게 된 것을 기쁘게 생각합니다.

McKnight Scholar Awards는 독립적인 실험실과 연구 경력을 확립하는 초기 단계에 있고 신경과학에 대한 헌신을 보여준 젊은 과학자에게 수여됩니다. 1977년 이 상이 도입된 이래로 이 권위 있는 초기 경력상은 281명의 혁신적인 연구자에게 자금을 지원하고 수백 건의 획기적인 발견을 촉진했습니다.

“MEFN은 노화가 뇌에 남기는 분자 지문부터 세대 간 기억의 생물학적 기초와 뇌 전체의 신경 세포를 가능하게 하는 원리에 이르기까지 신경과학의 최첨단 문제를 다루고 있는 올해의 신임 학자들을 발표하게 되어 기쁘게 생각합니다. 탐색, 생존, 동면 및 사회성을 가능하게 하는 네트워크입니다.”라고 수상 위원회 의장이자 Duke University School of Medicine의 신경생물학 George Barth Geller 교수인 Richard Mooney 박사가 말했습니다. "기본 신경과학 연구에 대한 McKnight 재단의 깊은 헌신 덕분에 선발 위원회는 이전보다 더 광범위한 기관에서 더 많은 수의 뛰어난 초기 경력 연구자를 인정할 수 있었습니다."

다음 McKnight Scholar Award 수상자 각각은 3년 동안 연간 $75,000를 받게 됩니다. 그들은:

올해 McKnight Scholar Awards에는 미국 최고의 젊은 신경과학 교수진을 대표하는 53명의 지원자가 있었습니다. 교수진은 정규 교수직에 재직한 첫 4년 동안 이 상을 받을 수 있습니다. Mooney 외에도 Scholar Awards 선정 위원회에는 Harvard University의 Gordon Fishell 박사; 마크 골드만(Mark Goldman) 박사, 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스; Yishi Jin, Ph.D., 캘리포니아 대학교 샌디에고 캠퍼스; 제니퍼 레이몬드(Jennifer Raymond), 스탠포드 대학교 박사; 바네사 루타(Vanessa Ruta) 박사, 록펠러 대학교; 및 시카고 대학의 Marlene Cohen 박사.

2025년 어워드 신청은 2024년 8월 12일부터 접수됩니다. McKnight의 신경과학 어워드 프로그램에 대한 자세한 내용을 보려면 다음을 방문하세요. 기부기금 홈페이지.

신경 과학을위한 McKnight 기금 기금 소개

신경과학을 위한 McKnight 기부 기금은 미네소타주 미니애폴리스의 McKnight 재단이 단독으로 자금을 지원하는 독립 조직이며, 전국의 저명한 신경과학자들로 구성된 이사회가 이끌고 있습니다. McKnight 재단은 1977년부터 신경과학 연구를 지원해 왔습니다. 재단은 설립자 William L. McKnight(1887-1979)의 의도 중 하나를 수행하기 위해 1986년 기부 기금을 설립했습니다. 3M 회사의 초기 리더 중 한 명인 그는 기억력과 뇌 질환에 개인적인 관심을 갖고 있었고 자신의 유산 중 일부를 치료법 찾는 데 사용하기를 원했습니다. 학자상 외에도 기부 기금은 McKnight Neurobiology of Brain Disorders Awards를 통해 중개 및 임상 연구를 통해 얻은 지식을 인간의 뇌 장애에 적용하기 위해 노력하는 과학자에게 보조금을 지급합니다.

2024 맥나이트 학자상

안네그레트 팔크너 박사., 조교수, Princeton Neuroscience Institute, Princeton University, Princeton, NJ

전산 신경내분비학: 신경 역학을 통해 호르몬 매개 전사를 복잡한 행동에 연결

생식선 호르몬(에스트로겐과 테스토스테론이 가장 잘 알려져 있음)은 여러 면에서 포유류에게 중요합니다. 그들은 내부 상태, 행동 및 생리를 조절합니다. 인간은 질병 치료부터 근육 강화, 성별 확인 관리, 피임에 이르기까지 다양한 이유로 호르몬 프로필을 조정할 수 있습니다. 그러나 이러한 호르몬이 신체에 어떤 영향을 미치는지에 대해 많은 연구가 진행되었지만 신경 역학을 어떻게 변화시키는지는 잘 이해되지 않았습니다.

그녀의 연구에서 Annegret Falkner 박사와 그녀의 연구실은 호르몬이 어떻게 신경 네트워크를 변화시켜 단기 및 장기에 걸쳐 행동에 영향을 미치는지 조사할 것입니다. Falkner 박사의 연구실에서는 마우스 모델을 사용하여 호르몬이 여러 수준에 미치는 영향을 탐구합니다. 행동 정량화를 위한 새로운 방법을 사용하여 그녀는 호르몬 상태 변화 동안 자유롭게 행동하는 동물의 모든 종류의 행동을 관찰하고 기록할 것입니다. 이 편견 없는 화면은 호르몬이 행동을 제어하는 방법에 대한 일반화된 원리를 보여줍니다. 두 번째 일련의 실험에서 팀은 자유롭게 사회적으로 상호 작용하는 동물의 뇌 전체 칼슘 이미징을 사용하여 호르몬 상태 변화에 걸쳐 호르몬에 민감한 네트워크의 신경 역학을 매핑하고 이러한 네트워크가 반응하고 통신하는 방식의 변화가 어떻게 변화를 예측하는지 확인합니다. 행동. 마지막으로 Falkner 박사 연구실에서는 부위별 광학 호르몬 영상을 사용하여 이 네트워크 내에서 에스트로겐 수용체 매개 전사가 언제 어디서 일어나는지 관찰합니다. 이는 호르몬이 네트워크 통신을 어떻게 업데이트할 수 있는지에 대한 창이자 연구자들이 호르몬이 뇌와 행동에 영향을 미치는 심오한 방식.

안드레아 고메즈 박사, 캘리포니아주 버클리 소재 캘리포니아대학교 신경생물학 조교수

사이키델릭에 의해 유발된 가소성의 분자적 기초

뇌는 스스로 변화하는 능력을 갖고 있는데, 이 특징을 '가소성'이라고 합니다. 예를 들어, 인간의 두뇌는 삶의 다양한 시기에 다양한 방식으로 가소성을 나타냅니다. 반대로, 일부 신경 장애는 변화 불능과 관련되어 이동, 학습, 기억 또는 외상 회복 능력을 제한합니다. Andrea Gomez 박사는 환각제를 도구로 사용하여 쥐 모델에서 환각제 실로시빈을 사용하여 성인 뇌의 가소성 창을 다시 열어 뇌 가소성에 대해 더 많이 배우는 것을 목표로 합니다. 이는 뇌가 어떻게 작동하는지 더 많이 배우는 데 도움이 될 뿐만 아니라 차세대 치료법 개발에도 도움이 될 수 있습니다.

사이키델릭은 신경 세포 성장 증가 및 시냅스 형성과 같은 신경 세포에 장기간 지속되는 구조적 영향을 미칩니다. 한 번 복용하면 몇 달 동안 효과가 지속될 수 있습니다. 그녀의 연구에서 Gomez 박사와 그녀의 팀은 환각제를 사용하여 지각과 사회적 인지에 관여하는 뇌 영역인 전두엽 피질에서 신경 가소성을 촉진하는 RNA 클래스를 식별할 것입니다. Gomez의 연구실에서는 사이키델릭이 RNA 접합 방법을 어떻게 변화시키는지 평가하고, 시냅스 활동으로 측정된 쥐의 실로시빈 유발 RNA 변화와 가소성 사이의 연관성을 확립하고, 사이키델릭이 유발한 가소성이 사회적 상호 작용에 미치는 영향을 관찰할 것입니다. 고메즈 박사는 이 연구가 지각의 가소성에 대한 생물학적 통찰력을 제공하고 이러한 강력한 화합물이 사람들에게 어떻게 도움이 될 수 있는지에 대한 새로운 조사의 길을 열 수 있기를 바랍니다.

Sinisa Hrvatin 박사., 매사추세츠 공과대학 화이트헤드 생명의학 연구소 생물학 조교수

최대 절전 모드 회로의 분자 해부학

대부분의 사람들은 최대 절전 모드의 개념을 이해하지만 그것이 얼마나 놀라운지 생각하는 사람은 상대적으로 적습니다. 일정한 체온을 유지하도록 특별히 진화한 포유류는 한 번에 몇 달 동안 그 기능을 갑자기 "끄고" 신진대사를 바꾸고 행동을 바꿉니다. 동면에 대한 사실은 잘 알려져 있지만 동물이 어떻게 동면 상태를 시작하고 유지하는지, 그리고 이 능력이 어떻게 발생했는지는 잘 알려져 있지 않습니다. 혹독한 환경에 직면한 여러 별개의 동물에서 동시에 진화했습니까? 아니면 동면 회로가 포유류에 널리 보존되어 있지만 일부 포유류에서만 활성화되는 걸까요?

Sinisa Hrvatin 박사는 최대 절전 모드와 관련된 신경 세포 집단과 회로를 조사할 것을 제안합니다. 그의 연구실의 이전 연구에서는 실험실 쥐의 혼면(동면과 공통점을 공유하는 얕은 상태)을 조절하는 뉴런을 확인할 수 있었습니다. 흐르바틴 박사는 덜 일반적인 모델인 시리아 햄스터를 사용하여 최대 절전 모드 신경 회로에 대한 새로운 통찰력을 얻을 것입니다. 시리아 햄스터는 환경적으로 동면하도록 유도할 수 있어 실험실 실험에 이상적이지만, 이용 가능한 형질전환 계통(생쥐와 같은)이 없기 때문에 그는 특정 세포 집단을 표적으로 삼기 위해 새로운 RNA 감지 기반 바이러스 도구를 적용하게 되었습니다. 동면. 그는 관련 회로를 식별하고 다른 동면 모델과 비동면 모델에서 유사한 회로가 보존되는지 여부를 조사하기 위해 동면 중에 활성화된 뉴런을 문서화할 것입니다.

신진 박사., 캘리포니아주 라호야 소재 Scripps Research Institution 신경과학과 조교수

규모에 따른 생체 내 신경유전학

뉴런의 유전자 기능을 연구할 때 연구자들은 규모와 분해능 중에서 선택해야 하는 경우가 많습니다. 전체 게놈 화면을 통해 어떤 유전자가 집합적으로 존재하는지 확인할 수 있으며, 전사체 서열 분석을 통해 연구자는 특정 세포에서 몇 가지 특정 유전자 기능을 연구할 수 있습니다. 그러나 Xin Jin 박사는 도구를 사용하여 연구자들이 뇌 전체에 걸쳐 수많은 유전자를 연구하고 특정 뇌 영역에서 유전자가 존재하는 위치와 교차하는 위치를 확인할 수 있을 때 게놈의 힘이 가장 완벽하게 실현된다고 말했습니다.

진 박사 연구실, 새로운 대규모 병렬 기술 개발 생체 내 다수의 유전자 변이체에 대한 조사를 확대하고 온전한 뇌 전체에서 이들의 존재를 매핑하는 시퀀싱 접근 방식입니다. 한 번에 30,000개 이상의 세포를 프로파일링할 수 있는 능력을 통해 팀은 수백 가지 세포 유형에서 수백 개의 유전자를 연구하고 몇 주가 아닌 이틀 만에 판독 결과를 얻을 수 있습니다. 그들은 전체 기관 조사를 실시하여 어떤 세포에 특정 변이가 포함되어 있는지 식별할 수 있을 뿐만 아니라 뇌 내에서 세포의 위치와 연결 방식을 식별할 수 있는 능력을 보여줄 것입니다. 그들은 또한 이 접근법을 질병 위험 유전자를 연구하고 뇌를 통해 어떻게 분포되는지 확인하는 데 적용하여 병리가 어떻게 발생하는지에 대한 통찰력을 제공할 것입니다. 연구는 뇌에 초점을 맞추고 있지만, 이 접근법은 수많은 위험 유전자와 관련된 다른 조건을 연구하는 데에도 적용 가능해야 합니다.

앤 케네디 박사, 일리노이주 시카고 노스웨스턴 대학교 신경과학과 조교수

경쟁적인 생존 요구의 균형을 중재하는 신경 인구 역학

생존을 위해 동물은 섭식, 짝짓기, 공격성, 공포 반응과 같은 광범위한 선천적 행동을 진화시켰으며, 각 행동은 다른 특정 행동의 집합으로 구성됩니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 쥐 모델이 이러한 종류의 행동을 하는 동안 신경 활동을 기록할 수 있었습니다. 그러나 현실 세계에서 동물은 종종 여러 긴급 조치 사이에서 무게를 두고 결정해야 합니다. 동물이 부상을 입고 배고픈 경우 어떤 반응이 승리합니까? 그러면 뇌는 어떻게 결정을 내리는가?

앤 케네디 박사는 이와 같은 중요한 결정이 어떻게 내려지는지에 대한 이해를 높이는 데 도움이 되는 이론적 계산 모델 개발에 참여하고 있습니다. 공격성 유형의 행동을 보이는 쥐의 시상하부에서 신경 활동을 관찰하면서 케네디 박사와 그녀의 팀은 공격성 행동의 확장성과 지속성을 포착하는 신경망 모델을 개발할 것입니다.

공격적인 동기 부여 상태를 제공하는 동시에 동물의 행동에서 여러 경쟁적인 동기 부여 상태 간의 균형을 유지하기 위한 메커니즘도 제공합니다. 팀은 모델을 사용하여 예를 들어 감각 인식을 변경하거나 운동 출력을 억제함으로써 뇌가 이러한 절충안을 구현하는 방법을 묻습니다. 이 연구를 통해 케네디 박사의 연구실은 우리의 뇌가 작동하는 방식과 뇌에 내장된 구조가 복잡한 환경에서 동물이 생존하는 데 어떻게 도움이 되는지에 대한 이해를 발전시킬 것입니다.

김성수 박사., 캘리포니아주 산타바바라 소재 캘리포니아대학교-산타바바라 캠퍼스 분자, 세포 및 발달 생물학 조교수

탐색 중 세계의 신경 표현

알려져 있지만 어두운 방을 탐색해야 했던 사람이라면 우리의 두뇌가 색상, 모양, 자기 운동 감각을 포함한 안팎의 다양한 정보를 사용하여 주변 환경을 탐색할 수 있다는 것이 얼마나 귀중한지 이해합니다. 초파리 모델과 새롭고 혁신적인 실험 장치를 사용하여 김성수 박사와 그의 팀은 동물이 탐색할 때 뇌에서 어떤 일이 일어나는지, 즉 어떤 입력이 수집되고, 어떻게 처리되며, 그것이 어떻게 변환되는지 조사할 것입니다. 움직임에.

김 박사가 초파리를 대상으로 연구하는 이유는 방향 감각을 계산하는 뉴런 전체 세트를 관찰하고 교란시킬 수 있기 때문입니다. 그의 연구에서는 여러 감각 입력이 어떻게 방향 감각으로 변환되는지, 그리고 행동 맥락(각성 등의 내부 상태에서 파리의 움직임에 이르기까지)이 방향 처리에 어떻게 영향을 미치는지 조사할 것입니다. 이 연구의 핵심은 김 박사 팀이 구축하고 있는 새로운 가상 현실 경기장입니다. 파리는 회전하는 마운트 위에 있으며, 이는 자유롭게 회전할 수 있음을 의미합니다. 벽은 시각적 단서를 제공하는 고해상도 스크린입니다. 작은 공기 흐름 튜브는 움직임과 바람을 시뮬레이션합니다. 머리 위의 현미경이 매우 크다는 것은 파리가 회전하는 동안에도 파리의 뇌 전체를 이미지화할 수 있다는 것을 의미합니다. 김 박사는 특정 신경 집단을 활성화하고 침묵시킴으로써 단일 연구 프로그램에서는 거의 연결되지 않는 시스템 신경과학의 세 가지 하위 분야인 지각, 인지, 운동 제어의 결합된 역할을 살펴보는 연구를 수행할 수 있을 것입니다.

비앙카 존스 말린(Bianca Jones Marlin) 박사., 뉴욕주 뉴욕 소재 컬럼비아 대학교 및 Zuckerman Mind Brain Behavior Institute 심리학 및 신경과학 조교수

세대 간 기억의 분자 메커니즘

스트레스가 많은 경험에 대한 기억이 다음 세대에 유전될 수 있습니까? 최근 연구에서는 그럴 수 있다고 제안하는 것으로 보이며, Bianca Jones Marlin 박사와 그녀의 팀은 이 과정이 분자 수준에서 어떻게 작동할 수 있는지, 즉 쥐 모델에서 두려움이나 스트레스를 유발하는 경험이 어떻게 뉴런 자체에 변화를 일으킬 수 있는지 조사할 준비가 되어 있습니다. 스트레스를 경험한 동물의 자녀가 같은 경험을 한 적이 없더라도 그러한 변화가 어떻게 유전적으로 유전될 수 있는지를 설명합니다.

Marlin 박사의 연구는 환경의 변화가 뇌의 경험 의존적 가소성을 가져온다는 발견에 기초합니다. 가벼운 발 충격과 함께 냄새를 맡는 후각 공포 조건화를 사용하여 연구팀은 생쥐가 사용된 냄새에 적응하는 후각 뉴런을 더 많이 생성한다는 사실을 알아냈습니다. (성숙한 후각 뉴런은 가능한 1,000개의 후각 수용체 중 하나만 발현하므로 연구자들은 선택한 냄새에 대한 수용체를 가지고 있는 뉴런의 수를 확인할 수 있습니다.) 더 높은 비율은 지속되어 정자에 암호화되어 다음 세대로 전달됩니다(그러나 후속 세대가 아닙니다.) 이것이 어떻게 작동하는지 이해하기 위해 Marlin 박사의 연구실은 냄새 분자 자체 또는 단순히 관련 수용체의 활성화가 프로세스를 촉발하는지 여부를 연구할 것입니다. 신호가 성숙한 세포에서 후각 뉴런이 될 미성숙 줄기 세포로 어떻게 전달되는지; 그리고 정보 전달에서 세포밖 소포체가 어떤 역할을 하는지도요. 트라우마 변화에 노출된 두뇌와 그것이 미래 세대에 어떤 영향을 미치는지 배우는 것은 연구자에게 도움이 될 뿐만 아니라 인간을 포함한 포유동물에 대한 트라우마의 심오하고 지속적인 영향에 대한 인식을 높일 수 있기를 바랍니다.

낸시 파디야-코레아노 박사., 플로리다주 게인즈빌에 있는 플로리다 대학교 의과대학 신경과학과 조교수

사회적 경쟁과 협력 간 전환의 신경 메커니즘

사회적 동물은 매우 복잡한 상호 작용을 하며 종종 매우 짧은 시간 내에 협력에서 경쟁으로 전환됩니다. 뇌는 동물이 이러한 상황을 탐색하는 데 어떻게 도움을 주며, 상태 간 전환을 가능하게 하기 위해 신경학적 수준에서는 어떤 일이 발생합니까? Nancy Padilla-Coreano 박사는 행동 분석, 다중 현장 전기 생리학 및 기계 학습 분석을 사용하여 쥐 모델의 사회적 역량 뒤에 있는 신경 회로 역학을 식별하는 것과 관련된 신경 네트워크를 이해하는 것을 목표로 합니다. 이번 연구 결과는 연구자들이 다양한 신경 정신 질환에서 방해가 되는 사회적 역량의 기초가 무엇인지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Padilla-Coreano 박사 팀은 동물의 행동을 식별하고 추적하는 데 AI 지원과 협력 및 경쟁 중에 활성화되는 회로를 식별하는 연구 방법론과 같은 혁신적인 기술을 활용하고 있습니다. 연구팀은 회로가 겹치는 것으로 가정하고 동일한 동물의 각 회로를 조작하고 특정 상황에 처했을 때 행동이 어떻게 변화하는지 관찰할 예정입니다. 두 번째 목표는 해당 회로의 업스트림이 무엇인지 조사하는 것입니다. 세 번째는 그 과정에서 도파민의 역할을 조사할 것입니다. 종합적으로 말하자면, 이 연구는 사회적 동물이 상황에 따라 사회적 행동을 조정하고 최적화하고 변화하는 데 뇌가 어떻게 도움이 되는지 밝히는 데 도움이 될 것입니다.

무바라크 후세인 시에드(Mubarak Hussain Syed) 박사., 뉴멕시코 대학교 생물학과 조교수, NM 앨버커키

신경 다양성을 조절하는 분자 메커니즘: 줄기 세포에서 회로까지

Mubarak Hussain Syed 박사는 신경 줄기 세포(NSC)에서 다양한 유형의 뉴런이 어떻게 발생하는지 결정하는 요소와 발달 요인이 성인 행동을 지정하는 방법을 조사합니다. 초파리 모델을 사용하여 Syed 박사의 연구실에서는 Type II NSC가 중앙 복합체의 뉴런 유형을 생성하는 방법에 중점을 둘 것입니다. 이전 연구에 따르면 제2형 NSC에서 유래한 세포의 탄생 시기는 최종 세포 유형과 관련이 있는 것으로 나타났습니다. 일부 초기 세대의 후손은 후각 탐색 뉴런이 되는 반면, 후기 세대는 수면을 조절하는 세포가 됩니다. 그 당시 일시적으로 발현된 RNA 결합 단백질과 스테로이드 호르몬 유도 단백질을 포함한 특정 분자는 뉴런 유형의 운명을 조절하는 것으로 믿어집니다.

이러한 단백질과 경로를 표적으로 하는 기능 상실 및 기능 획득 실험을 통해 Syed 박사 팀은 이들이 뉴런의 운명을 변화시키는 메커니즘과 그것이 행동에 어떤 영향을 미치는지 배울 것입니다. 추가 실험에서는 고차 뇌 영역의 회로가 어떻게 형성되는지 살펴보고 회로의 다른 세포 유형이 비슷한 시간에 다른 NSC에서 발생한다는 가설을 세울 것입니다. 또한, 현장에서 잘 알려지지 않은 그룹의 청소년을 대상으로 과학 교육을 장려하는 옹호자로서 Syed 박사는 푸에블로 뇌 과학이라는 프로그램을 통해 연구를 수행하면서 다양한 차세대 신경과학자들을 훈련하고 멘토링할 것입니다.

탄 롱지(Longzhi Tan) 박사., 캘리포니아주 스탠포드 소재 스탠포드 대학교 신경생물학 조교수

3D 게놈 아키텍처가 뇌의 발달과 노화를 어떻게 형성합니까?

60억 염기쌍의 DNA를 작은 세포핵에 맞추는 것은 인상적인 포장 작업 그 이상입니다. 이는 DNA가 기능하는 방식의 핵심입니다. Longzhi Tan 박사와 그의 팀은 세포 내 DNA 분자의 3D 모양을 광학 망원경과 비교할 수 없는 해상도로 보여줄 수 있는 혁신적인 "생화학적 현미경"을 사용하고 있으며, 그 과정에서 독특한 접힘이 연구자들에게 엄청난 이점을 제공할 수 있음을 발견하고 있습니다. 세포에 대해 다룹니다. 사실, 다른 것과는 별개로 Tan 박사는 DNA의 모양만 보면 DNA 조각이 어떤 유형의 세포에서 유래했는지, 그리고 세포가 유래한 동물의 상대적 나이를 알 수 있습니다.

연구의 핵심인 생화학 현미경은 광학 대신 근접 결찰을 사용합니다. 어떤 염기쌍이 서로 가장 가까운지 차례로 결정하고 해당 정보를 사용하여 DNA의 3D 구조에 대한 그림을 빠르고 저렴하게 구축할 수 있습니다. 프로젝트의 일부에는 Tan 박사 팀이 뇌 세포의 모든 RNA 분자와 접힌 DNA와 관련된 위치를 3D로 찾아 상호 작용하는 방식에 대해 더 많이 이해할 수 있도록 차세대 도구를 구축하는 것이 포함됩니다. 이는 연구자들이 DNA를 조작하는 방법을 찾고 잘못 접힌 DNA가 발달에 어떤 영향을 미치는지 이해하는 데 도움이 될 수 있는 DNA 접힘에 관한 규칙집에 기여할 것입니다. 접힘은 나이가 들면서 저하되기 때문에 이것이 노화에 어떻게 영향을 미치는지 이해하면 노화의 일부 영향을 되돌리거나 늦추는 방법에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 마지막 목표는 돌연변이와 접힘의 차이가 개인 간의 차이에 어떻게 영향을 미치는지 살펴보는 것입니다.