수상자

아파르나 바두리(Aparna Bhaduri) 박사, 조교수, 생물화학과, 공동 연구책임자 쿠날 파텔, MD, 캘리포니아대학교 로스앤젤레스 신경외과, 캘리포니아주 로스앤젤레스

맥락 특성화: 인간 교모세포종 형성에서 미세환경의 역할:

원발성 뇌암의 일종인 교모세포종 진단을 받은 사람들의 예후는 지난 수십 년 동안 거의 변하지 않았습니다. 한 가지 과제는 교모세포종이 발생하고 확산되는 메커니즘이 제대로 이해되지 않았다는 것입니다. 쥐 모델은 연구자들에게 너무 많은 것을 말해 줄 수 있을 뿐이며, 뇌에서 제거된 종양에 대한 연구는 종양이 어떻게 자라는지 보여주지 않습니다.

Bhaduri 박사의 연구실에서는 뇌가 어떻게 발달하는지 그리고 뇌암의 경우 특정 세포 유형이 어떻게 재활성화되는지 연구합니다. 이는 뇌 발달 단계를 모방하지만 종양에 의해 흡수됩니다. Bhaduri 연구실은 교모세포종 수술을 전문으로 하는 신경외과 의사인 Patel 박사와 협력하여 인간의 뇌 환경을 밀접하게 모방하는 줄기 세포주에서 개발된 오가노이드를 사용하여 시스템을 만들고 Patel이 수술 환자로부터 수집한 종양 샘플을 이식, 성장 및 연구하는 새로운 접근 방식을 사용합니다. . Patel은 연구에서 특히 관심을 끄는 주변 뇌 물질과 연결되는 일부 말초 세포를 제거할 수 있는 종양을 시각화하는 방법을 개발했습니다.

Bhaduri 팀은 교모세포종 세포 유형의 계통 관계(종양이 성장함에 따라 어떻게 변화하는지, 그리고 종양의 핵심, 주변부 또는 일부에서 다른 세포의 역할)를 탐구하고 종양 세포가 어떻게 상호 작용하는지 살펴볼 것입니다. 주변의 정상세포와 함께 발생과 교모세포종 사이의 연관성과 종양이 환경과 상호작용하는 방식을 이해하면 이를 방해하는 방법을 밝힐 수 있습니다.

아린 기티스(Aryn Gittis) 박사, 펜실베니아주 피츠버그 카네기멜론대학교 생명과학과 교수

도파민이 고갈된 쥐의 장기적인 운동 회복을 지원하는 회로 및 메커니즘 조사

신경 회로가 인간의 움직임을 제어하는 방법과 부상이나 손상 후 이러한 회로를 재훈련하는 방법을 이해하는 것이 Gittis 박사 연구실의 핵심 초점입니다. 그녀의 새로운 연구에서는 뇌의 가소성을 활용하여 파킨슨병의 주요 특징인 도파민 고갈의 영향을 개선하고 전기 자극을 사용하여 장기간 운동 기능을 향상시키는 방법을 탐구합니다.

뇌에 이식된 전선이 일정하고 비특이적인 전기 전하를 전달하는 심부 뇌 자극이 승인되었으며 한동안 파킨슨병의 증상을 완화하는 데 사용되었습니다. 그러나 충전을 끄면 즉시 다시 나타나는 증상만 해결합니다. Gittis의 연구실은 운동 회복에 필요한 신경 경로가 정확히 무엇인지, 전기 펄스가 이러한 하위 집단에 영향을 미치도록 "조정"할 수 있는 방법, 이러한 하위 집단을 자극하여 본질적으로 스스로 복구할 수 있는 방법을 찾는 것을 목표로 합니다. 지속적인 자극 없이.

예비 연구는 가능성을 보여줍니다. Gittis와 그녀의 팀은 도파민이 고갈된 쥐 모델을 사용하여 증상 완화에 필요한 뇌간 뉴런의 특정 하위 집단을 확인했습니다. 흥미롭게도 (일정한 흐름이 아닌) 주의 깊게 조정된 전기 펄스로 자극을 받으면 세포의 활동이 변경되어 추가 자극 없이 몇 시간 동안 향상된 이동성을 얻을 수 있습니다. 그녀의 연구 목표는 이러한 활동 변화가 치유를 시작하고 신경 회로를 재배선하기 위해 보다 영구적으로 만들어질 수 있는지 확인하는 것입니다.

탄 호앙(Thanh Hoang) 박사, 미시간 대학교, 미시건 앤아버, 미시간 신경과학 연구소, 안과, 세포 및 발달 생물학과 조교수

파킨슨병 치료를 위해 성상세포를 뉴런으로 생체 내 재프로그래밍

중추신경계(CNS)의 뉴런은 신체 기능을 조정하는 데 중요하지만 부상에 매우 취약합니다. 손상되면 뉴런은 자연적으로 스스로 복구하거나 교체하지 않으므로 효과는 되돌릴 수 없습니다. 파킨슨병에서는 도파민성 뉴런이 기능을 상실해 뇌의 도파민이 고갈됩니다. 현재 치료법은 운동 조절 개선과 같은 증상 완화에 중점을 두고 있습니다. Hoang 박사는 연구에서 다른 접근 방식을 취하고 있습니다. 즉, 뇌의 내인성 교세포를 새로운 뉴런으로 재프로그램하여 뇌 기능을 복원하는 방법을 찾는 것입니다.

Hoang의 연구실에서는 망막 뉴런을 사용하여 이 개념을 입증했습니다. Hoang은 마우스 모델을 사용하여 망막 교세포에서 억제 인자 역할을 하여 세포가 뉴런으로 전환되는 것을 방지하는 유전자를 확인했습니다. 이 네 가지 유전자의 기능이 동시에 상실되면서 신경교세포가 망막 뉴런으로 거의 완전히 전환되었습니다. 그의 연구 목표는 CNS에서 가장 풍부한 유형의 신경교 세포인 성상교세포에 동일한 원리가 적용될 수 있는지 확인하는 것입니다. 이는 그의 연구실의 이전 연구에서 나온 망막 신경교와 매우 유사합니다.

그의 새로운 연구에서 Hoang은 치료 적용을 목표로 하고 있습니다. 그는 아데노 관련 바이러스(AAV) 벡터를 통해 성상교세포의 억제인자를 억제하는 생체 내 과정을 완성하기 위해 노력하고 있습니다. 그의 연구는 먼저 그 과정에서 발생하는 뉴런의 유형(많은 유형이 결과로 나타나는 것으로 나타남)을 확인한 다음 구체적으로 도파민성 뉴런의 발달과 성숙을 촉진하는 데 필요한 요인이 무엇인지 결정하려고 노력할 것입니다. 이 연구는 파킨슨병 외에도 많은 신경 질환에 영향을 미치면서 세포 재프로그래밍 과학을 발전시킬 것을 약속합니다.

제이슨 셰퍼드 박사, 유타주 솔트레이크시티 유타대학교 스펜서 폭스 에클스 의과대학 교수

알츠하이머병에서 타우의 바이러스와 같은 세포간 전달

수년간의 연구를 통해 인지 저하로 나타나는 알츠하이머병에 대한 이해가 크게 확대되었지만, 그 원인과 병리학이 뇌에 어떻게 퍼지는지에 대해서는 아직 배워야 할 것이 많이 남아 있습니다. 셰퍼드 박사와 그의 연구실은 나이가 들면서 잘못 접히고 얽힐 수 있는 뇌세포에 존재하는 단백질인 타우(tau)의 역할에 초점을 맞추고 있습니다. 잘못 접힌 타우의 양과 알츠하이머병의 인지 저하 사이에는 강한 상관관계가 있습니다. 세포를 보호하려면 잘못 접힌 타우가 독성 수준까지 쌓여 세포 사멸을 일으키기 전에 추방되어야 합니다. 그러나 세포에서 방출된 잘못 접힌 타우는 타우 병리를 다른 세포와 뇌 전체로 퍼뜨릴 수 있습니다.

타우가 세포에서 어떻게 방출되는지 정확하게는 불분명하지만, 이는 "알몸" 단백질로 발생하거나 막으로 둘러싸인 세포외 소포(EV)에 포장되어 발생할 수 있습니다. 셰퍼드 팀은 시냅스 가소성과 기억 강화에 중요한 신경 유전자인 Arc가 고대 레트로바이러스 유사 요소에서 진화했을 수 있으며 바이러스를 만들어 EV를 형성하는 능력을 유지했다는 연구실의 새로운 발견에 이어 이 두 번째 가능성을 탐구하고 있습니다. 물질을 포장하여 근처 세포로 보내는 캡시드와 같습니다. Arc는 Tau를 결합하므로 Arc EV는 잘못 접힌 Tau를 확산시켜 알츠하이머병의 진행에 기여할 수도 있습니다.

그의 새로운 연구에서 Shepherd와 그의 팀은 EV에서 타우 방출의 분자 메커니즘, 타우 병리학에서 Arc의 역할, Arc 의존 메커니즘이 타우 확산에 어떻게 기여하는지 이해하는 것을 목표로 합니다. 이러한 메커니즘을 이해하면 결국 잘못 접힌 타우의 확산을 줄여 알츠하이머병 병리학의 궤적을 바꾸는 치료법으로 이어질 수 있습니다.

구오 준지(Junjie Guo) 박사, 코네티컷주 뉴헤이븐 소재 예일대학교 의과대학 신경과학 조교수

C9orf72 ALS/FTD의 반복 확장 자가 엑손화 메커니즘 및 기능

DNA 복제 과정이 복잡한 만큼 때로는 오류가 발생하기도 합니다. 일부 신경 질환은 짧은 DNA 세그먼트가 수백 개 이상의 복사본으로 계속해서 반복되는 NRE(뉴클레오티드 반복 확장)라는 특정 유형의 오류와 관련이 있습니다. 이러한 반복이 게놈에서 발생하는 경우: RNA 스플라이싱이라는 유전자 발현의 중요한 단계 동안 DNA에서 전사된 RNA의 특정 조각(엑손)만 함께 결합되어 최종 메신저 RNA가 되는 반면 나머지 RNA 서열(인트론)은 엑손 사이는 분해될 것이다.

그러나 어떤 경우에는 NRE가 포함된 인트론이 분해되지 않지만 신경 세포에 유해한 다양한 반복 단백질 생성을 지시합니다. 잘 알려진 예는 근위축성 측삭 경화증(ALS 또는 루게릭병)과 전두측두엽 치매(FTD)의 가장 흔한 유전적 원인인 C9orf72라는 유전자 내의 인트론 NRE입니다. 그의 연구에서 Guo 박사는 이 인트론 NRE가 어떻게 RNA 접합을 방해하고 독성 반복 단백질의 생성을 유발하는지 밝히기를 희망합니다.

Guo와 그의 팀은 먼저 인트론이 분해를 피할 수 있도록 스플라이싱 패턴을 변경할 수 있는 다양한 NRE 돌연변이를 테스트할 것입니다. 그들의 두 번째 목표는 스플라이싱 패턴의 이러한 변화가 C9orf72 NRE RNA가 세포핵에서 세포질로의 수출을 증가시키고 독성 반복 단백질의 생성을 지시하는 데 중요하다는 가설을 테스트하는 것입니다. 마지막으로 그들의 연구는 각 세포가 RNA를 접합하는 방식의 차이가 운동 뉴런과 같은 특정 유형의 신경 세포가 ALS에서 더 취약한 이유를 설명할 수 있는 가능성을 탐구할 것입니다.

Juliet K. Knowles, MD, PhD, 캘리포니아주 팔로알토 소재 스탠포드 의과대학 신경학 조교수

적응 및 부적응 수초화의 뉴런-OPC 시냅스

간질 전문 소아 임상의로서 Knowles 박사는 이 신경 장애(실제로는 서로 관련되어 있지만 별개의 여러 질병의 집합)가 어떻게 경험되고 어떻게 진행되는지 직접 확인합니다. 신경과학자로서 그녀는 방법과 이유를 밝히는 데 도움을 줄 수 있는 기회를 얻었습니다. Knowles와 그녀의 팀은 발작 및 소발작을 특징으로 하는 일반적인 형태의 질병인 전신 간질 환자의 수초화에서 신경 활동의 역할에 대한 연구에 집중하고 있습니다.

수초화는 뉴런의 축삭(돌기)이 미엘린으로 둘러싸이는 과정으로, 축삭 신호 전달 속도를 높이고 신경망을 더욱 효율적으로 만듭니다. 이 과정에는 미엘린을 생성하는 세포인 희돌기교세포로 발전할 수 있는 희소돌기아교세포 전구세포(OPC)가 포함됩니다. 이전 연구에서 Knowles는 결신 발작의 신경 활동이 발작 회로의 수초화를 촉진하여 이를 더욱 효율적으로 만든다는 사실을 발견했습니다. 이는 결신 발작 빈도 및 심각도의 증가로 이어지는 것으로 보입니다. Knowles와 그녀의 팀이 신경 활동에 대한 OPC의 반응을 차단했을 때 발작으로 인한 수초화가 발생하지 않았고 발작도 진행되지 않았습니다.

Knowles의 새로운 연구는 이제 이것이 어떻게 일어나는지 탐구하고 미래 치료법에 대한 가능한 접근법을 식별할 것입니다. 한 가지 목표는 간질 및 건강한 마우스 모델 모두에서 OPC 시냅스에 대한 뉴런을 문서화하는 것입니다. 두 번째 목표는 건강한 쥐나 간질 쥐에서 뉴런-OPC 시냅스 활동과 시냅스 유전자 발현을 비교하는 것입니다. 특히 발작에 의해 촉진된 수초화가 학습에 의해 촉진된 수초화와 어떻게 다른지에 초점을 맞춥니다. 세 번째 목표는 희소돌기아교세포의 시냅스 후 수용체를 방해하는 것이 발작뿐만 아니라 간질의 영향을 받는 개인에게 흔히 나타나는 수면 장애 및 인지 장애와 같은 관련 증상의 측면에서 간질의 진행에 어떻게 영향을 미치는지 탐구하는 것입니다.

아킬라 라잔, 박사, 워싱턴주 시애틀 소재 Fred Hutchinson 암센터 기초과학부 부교수

지방세포-뇌 미토콘드리아 신호전달 및 이것이 뇌 기능에 미치는 영향

장기와 뇌 사이의 의사소통은 동물의 생존과 건강에 매우 중요합니다. 신호는 신체가 더 많은 에너지를 필요로 하거나 배가 고프거나 잠을 자거나 움직이거나 수많은 다른 작업을 수행해야 할 때 뇌에 알려줍니다. 그러나 최근 연구에 따르면 의사소통에는 호르몬 이상의 것이 포함될 수 있으며, 물질 패킷도 뇌 세포로 전달될 수 있습니다. Rajan 박사의 연구는 지방세포(지방세포)가 미토콘드리아(다른 역할 중에서 에너지를 생성하는 세포 내 소기관)의 일부를 뇌로 보내는 현상과 이것이 뇌 기능에 어떤 영향을 미치는지에 초점을 맞추고 있습니다.

이전 연구에 따르면 이러한 미토콘드리아 조각이 뇌에 도달하면 Rajan 팀이 연구하는 파리 모델이 특히 고당분 식품에 대해 더 배고프게 되어 비만의 순환을 촉진하고 물질을 더 많이 보내는 것으로 나타났습니다. 비만과 수면 장애 및 인지 저하를 포함한 다양한 신경 장애 사이에는 상관관계가 있는 것으로 알려져 있으며, 이 새로운 연구는 이러한 연관성을 밝히고 잠재적으로 미래 치료법의 목표를 식별할 수 있기를 희망합니다.

파리 모델을 사용하여 Rajan과 그녀의 팀은 이러한 미토콘드리아 조각이 저하되지 않고 뇌의 뉴런에 정확히 어떻게 접근하는지 확인하는 것을 목표로 합니다. 이러한 지방 세포 미토콘드리아 조각이 신경 미토콘드리아와 통합되면 어떤 일이 일어나는지, 특히 이것이 수면과 먹이 섭취 측면에서 동물의 행동을 어떻게 변화시키는지; 그리고 이 과정이 전반적인 신경 건강에 어떤 영향을 미치는지. 이 연구는 Rajan의 연구실이 뛰어난 매우 정밀한 유전자 조작을 활용하고 연구실 팀 구성원이 제공하는 학제간 통찰력을 포함하며 팀이 이전 세대에서는 사용할 수 없는 수준에서 먹이와 행동 변화를 문서화할 수 있는 고급 곤충 생리학 챔버를 사용할 것입니다. 연구원의.

흠사 벤카테시, 박사, 매사추세츠주 보스턴 브리검 여성병원 및 하버드 의과대학 신경과 조교수

신경교종의 신경생물학: 종양 성장을 지시하는 악성 신경 회로 이해

뇌종양을 포함한 암은 전통적으로 세포 또는 분자 수준에서 연구되어 왔습니다. 연구자들은 어떤 세포 집단이 관련되어 있는지, 어떻게 변이하는지, 악성 세포의 복제를 막기 위해 어떻게 해야 하는지 등의 질문에 답하고 있습니다. Venkatesh 박사는 신경계가 암 진행에 어떻게 관여하는지 살펴보는 데 관심이 있으며 이미 뉴런이 암 세포와 시냅스 연결을 형성한다는 사실을 발견했습니다.

Venkatesh와 그녀의 연구실은 원발성 및 이차성 뇌종양을 모두 연구하고 있지만 이러한 발견이 신체의 다른 부위의 암에도 적용된다는 증거를 가지고 있습니다. 종양이 한때 생각되었던 것처럼 단순히 신경을 죽이는 것이 아니라 뉴런과 상호 작용하고 있다는 통찰은 많은 가능성을 열어 주었습니다. 이러한 악성 종양은 정보를 다른 세포에 전달하려는 의도로 신경계로부터 신호를 받아 대신 이를 재해석하여 암이 성장하도록 지시합니다. 이제 연구자들은 이 악성 질병을 치료하거나 관리하는 데 도움이 되도록 신경계를 활용하는 방법을 탐구할 수 있습니다. 흥미로운 발전으로, 이 분야에서 Venkatesh의 이전 연구는 이미 신경계를 표적으로 하는 기존 약물의 용도를 변경하고 이를 암 치료에 적용하는 임상 시험으로 이어졌습니다.

이 새로운 연구는 신경 회로 활동에 따른 신경교종 진행을 관리하는 메커니즘을 이해하는 데 더 많은 정보를 제공합니다. Venkatesh는 첨단 신경과학 기술과 환자 유래 세포주를 사용하여 암 성장에 영향을 미치는 뉴런과 종양 세포를 모두 포괄하는 악성 신경망을 조절하고 연구할 수 있습니다. 이러한 활동 의존적 메커니즘과 건강한 신경 기능을 방해하지 않고 이를 표적화할 수 있는 방법을 이해하면 암 연구의 새로운 분야와 새로운 치료 기회를 열 수 있습니다.

리사 뷰틀러, MD, Ph.D., 일리노이주 시카고 노스웨스턴 대학교 Feinberg 의과대학 내분비학 조교수

거식증의 기저에 깔린 장-뇌 역학 분석

먹이를 주는 것은 동물의 생존의 핵심이므로 장과 뇌가 적절한 음식 섭취와 안정적인 체중을 조정하기 위해 지속적으로 소통하는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그러나 염증이 있는 경우 이 시스템이 무너질 수 있습니다. 염증 관련 식욕부진(신경성 식욕부진증과 혼동하지 말 것)의 특징 중 하나는 식욕 감소이며, 이는 영양실조를 유발할 만큼 심각할 수 있습니다. IV 전달 영양 및 장 영양 튜브를 포함한 현재의 치료법은 삶의 질을 저하시키고 상당한 부수적 결과를 초래할 수 있습니다.

Beutler 박사는 고급 신경 관찰 및 조작 기술을 사용하여 염증 관련 식욕 부진과 관련된 기본 메커니즘을 분석하는 것을 목표로 합니다. Beutler의 팀은 칼슘 영상을 사용하여 개별 사이토카인(염증 동안 방출되는 신호)이 섭식 관련 뉴런의 특정 그룹에 미치는 영향을 밝힐 것입니다. 그녀의 그룹은 또한 심각한 염증으로 인한 부적절한 '먹지 마세요' 신호를 무시하기 위해 최첨단 유전 도구를 사용할 것입니다. 마지막으로 그녀는 염증성 질환의 특정 모델이 영양소 섭취에 대한 신경 반응을 어떻게 변화시키는지 연구할 것입니다.

Beutler의 연구는 살아있는 유기체에서 이러한 세부 수준에서 이러한 특정 과정을 연구하는 최초의 연구입니다. 사이토카인 방출의 정확한 신경학적 표적을 식별하고 이것이 식욕을 조절하는 방법을 해독함으로써 Beutler는 염증성 질환과 관련된 영양실조에 대한 치료 표적을 식별하기를 희망합니다. 더욱이 그녀의 연구실은 염증 매개 식욕 부진 치료뿐만 아니라 미래의 섭식 및 신진 대사 연구에 대한 주요 의미를 가질 수 있는 장-뇌-면역 신호 전달의 로드맵을 만드는 것을 목표로 합니다.

제레미 데이, Ph.D., 버밍엄 앨라배마 대학교 Heersink 의과대학 신경생물학과 부교수; 그리고 이안 메이즈, 박사, 교수 – 신경과학 및 약리과학부, 이사 – 신경 후성유전체 공학 센터, Icahn School of Medicine at Mount Sinai, New York City

약물 활성화 앙상블의 표적 조작을 위한 단일 세포 후성유전체학 활용

마약 중독은 개인과 사회 전체에 심각한 문제입니다. 중독을 이해하고 치료하는 것에 대한 상당한 연구가 있었지만 치료받은 사람들 중 60%는 재발을 겪을 것입니다. 사실, 마약에 대한 갈망은 실제로 시간이 지남에 따라 증가할 수 있으며, 더 이상 마약에 노출되지 않아도 중독된 사람들에게서 잠복기입니다. 데이 박사와 메이즈 박사는 중독을 새로운 차원에서 연구하는 것을 목표로 하고 있습니다. 약물 사용이 단일 세포 수준에서 특정 세포에 미치는 후성 유전적 영향과 이것이 어떻게 대상을 재발에 취약하게 만들 수 있는지를 드릴다운하는 것입니다.

예비 연구에 따르면 시간이 지남에 따라 약물에 노출되면 유전자가 발현되는 방식이 변경됩니다. 본질적으로, 약물은 "인핸서"로 알려진 유전적 조절 요소를 가로챌 수 있으며, 활성화되면 특정 유전자가 뇌 세포에서 발현되어 피험자가 이러한 약물을 찾도록 동기를 부여합니다. Day와 Maze는 잘 이해되고 연구된 각성제인 코카인에 의해 활성화되는(또는 침묵하지 않는) 세포 유형별 방식으로 이러한 인핸서를 식별한 다음 바이러스 벡터를 생성하여 세포에 삽입하는 프로젝트를 설계했습니다. 그 침묵의 인핸서의 존재. 이 전략을 사용하여 바이러스 벡터는 코카인의 영향을 받는 세포 앙상블에서만 화물을 표현하고 연구자가 영향을 받은 세포를 광유전학적 또는 화학유전학적으로 활성화 또는 비활성화할 수 있습니다.

이를 통해 Day와 Maze는 앙상블을 교란하여 자발적인 코카인 자가 투여 설치류 모델에서 약물 추구 행동에 미치는 영향을 조사할 것입니다. 그들의 연구는 초기 연구의 초점이었던 세포 또는 세포 유형의 전체 집단이 아니라 개별 세포와 세포의 작은 그룹을 표적으로 하는 능력의 최근 발전에 기초합니다. 이제 특정 세포가 하는 역할에 초점을 맞출 수 있게 되었기 때문에 더 크고 덜 표적화된 뇌 세포 집단을 조작하는 부정적인 부작용 없이 중독과 재발의 유전적 뿌리를 다루는 더 나은 치료법이 개발될 수 있기를 바랍니다.

스테판 라멜, Ph.D., University of California – Berkeley 신경생물학 부교수

쾌락 섭식 행동과 비만의 뉴로텐신 매개 조절

두뇌는 음식을 찾고 소비하는 데 집착합니다. 칼로리가 높은 음식(야생에서는 보기 드문)이 발견되면 동물은 본능적으로 그것을 빠르게 소비합니다. 칼로리 밀도가 높은 음식에 쉽게 접근할 수 있는 인간의 경우 본능은 때때로 과식, 비만 및 관련 건강 문제로 이어집니다. 그러나 연구에 따르면 어떤 경우에는 고칼로리 음식을 섭취하려는 욕구가 그러한 음식을 항상 구할 수 있을 때 감소할 수 있습니다. Lammel 박사는 이러한 섭식 행동과 그 조절과 관련된 신경 과정과 뇌 영역을 확인하려고 합니다.

수년에 걸친 연구는 뇌의 고대의 깊은 부분인 시상하부에 음식을 공급하는 것과 관련이 있습니다. 그러나 증거는 또한 뇌의 보상 및 쾌락 중추의 역할을 지적합니다. Lammel의 예비 연구는 측좌측 핵(NAcLat)에서 복부 피개 영역(VTA)으로의 연결이 쾌락주의적 섭식의 중심임을 발견했습니다. 이 연결을 활성화하면 광유전학적으로 칼로리가 풍부한 음식의 섭식 증가로 이어지지만 일반 음식은 아닙니다. 다른 연구에서는 아미노산 뉴로텐신(NTS)이 다른 역할 외에도 섭식 조절에 관여하는 것으로 확인되었습니다.

Lammel의 연구는 NAcLat에 표현된 NTS의 역할뿐만 아니라 동물이 쾌락주의적으로 먹도록 이끄는 뇌의 다양한 부분의 역할과 회로를 매핑하려고 합니다. 피험자들은 정상 식이 또는 칼로리가 풍부한 젤리 식이를 제공받고 NAcLat에서 VTA로의 경로에 대한 활동이 기록되고 섭식 행동에 매핑됩니다. 그는 또한 쾌락주의적 음식에 장기간 노출되면 시간이 지남에 따라 변화를 추적할 것입니다. 추가 연구는 세포에서 NTS 존재의 변화와 다양한 양의 NTS 존재가 세포 기능에 어떻게 영향을 미치는지 살펴볼 것입니다. 섭식과 비만과 관련된 경로와 분자 역학을 이해함으로써 이 연구는 비만 관리에 도움이 되는 미래의 노력에 기여할 수 있습니다.

린제이 슈워츠, Ph.D., 발달 신경생물학 조교수, St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, TN

호흡과 인지 상태를 연결하는 뇌 회로 식별

동물의 호흡은 자동이지만 심장 박동, 소화 등의 다른 필수 기능과 달리 동물은 의식적으로 호흡을 조절할 수 있습니다. 호흡은 또한 양방향 방식으로 감정적 및 정신적 상태와 연결되어 있습니다. 감정적 유발 요인은 호흡의 변화를 일으킬 수 있지만 의식적으로 변화하는 호흡도 마음의 상태에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 그녀의 연구에서 Schwarz 박사는 생리적 및 인지적 신호에 의해 선택적으로 활성화되는 호흡 관련 뉴런을 식별하고 이들이 연결하는 뇌 영역을 매핑하는 것을 목표로 합니다. 이 연구는 영아급사증후군(SIDS), 중추성 수면 무호흡증, 불안 장애와 같이 호흡이 영향을 받는 다양한 신경 장애를 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다.

Schwarz는 전통적으로 생체 내에서 분리하고 기록하기 어려웠던 뇌간 깊숙이 위치한 이러한 뉴런을 연구하기 위해 신경 태깅의 발전을 활용하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그러나 활동 태깅을 통해 Schwarz는 선천적 대 활성 호흡 동안 활성화된 뉴런을 식별할 수 있습니다. 후자의 경우 피험자들은 스트레스를 받는 자극에 노출되어 얼어붙고 호흡이 바뀌게 됩니다. 그런 다음 연구원은 태그가 지정된 뉴런을 조사하여 조건부 대상에서 어떤 것이 활성화되었는지 식별하고 이러한 뉴런이 타고난 호흡 동안 활성화된 뉴런과 겹치는지 여부를 해결할 수 있습니다.

두 번째 목표는 호흡 회로의 일부인 세포를 보다 정확하게 이해하기 위해 컨디셔닝 중에 활성화된 호흡 관련 뉴런의 분자 정체를 식별하는 것입니다. 마지막으로, 이러한 뉴런을 식별한 후 Schwarz는 다른 연구자가 개발한 바이러스 벡터 접근 방식을 사용하여 활성화된 세포가 연결되는 뇌의 부분을 결정할 것입니다. 뇌 상태와 호흡 사이의 연결, 의식과 무의식 호흡 회로의 중첩, 호흡과 특정 질병 사이의 연결을 식별하면 가장 기본적인 기능이 어떻게 연결되어 있는지에 대한 완전한 이해는 물론 더 나은 치료법을 위한 토대가 될 수 있습니다.

루이 창, Ph.D., 예일대 학교 의과 대학 신경 과학과 세포 및 분자 생리학과 조교수

스리 강가 찬드라, Ph.D. 예일대 학교 의과 대학 신경과 신경 과학과 부교수

장에서 뇌로 : 파킨슨 병의 전파 이해

파킨슨 병은 널리 알려져 있지만 삶의 질에 극적으로 영향을 미치는 신비한 신경 학적 퇴행성 질환입니다. 질병이 어떻게 시작되는지 정확히 알 수 없지만 최근 연구에 따르면 적어도 일부 파킨슨 병 사례는 장에서 시작되어 많은 기관을 뇌에 연결하는 길고 복잡하며 다각적 인 신경 인 미주 신경을 통해 뇌로 전파됩니다.

Chang 박사와 Chandra 박사는 연구를 통해이 장-뇌 전파 통찰력을 한 단계 끌어 올렸습니다. 그들의 처음 두 가지 목표는 정확히 어떤 미주 뉴런 집단이 파킨슨 병을 전달하는지, 그리고 장과이 뉴런이 상호 작용하는 과정을 정확히 식별하는 것입니다. 이 실험은 마우스 모델, 파킨슨 병을 유도 할 수있는 단백질 주입, 특정 유형의 뉴런에 태그를 지정하고 선택적으로 제거 (종료)하는 새로운 프로세스를 사용합니다. 특정 뉴런이 제거되고 단백질이 도입되고 마우스가 파킨슨 병을 검사하는 실험을 통해 팀은 특정 후보를 좁힐 것입니다. 세 번째 목표에서 연구팀은 질병이 뉴런 내에서 분자 수준으로 전달되는 메커니즘을 밝히기를 희망합니다.

이 연구는 미주 신경 및 장 시스템을 연구 한 Chang 박사의 경험과 파킨슨 병 및 병리학에 대한 Chandra 박사의 전문 지식을 바탕으로 한 공동의 학제 간 노력입니다. 질병이 어떻게 뇌에 도달하는지에 대한 더 정확하고 정확한 이해를 통해 더 정확한 치료를 위해 뇌에서 더 먼 새로운 표적을 식별하여 뇌를 해치지 않고 파킨슨 병 발병을 지연하거나 감소시킬 수 있기를 바랍니다. 매우 복잡한 미주 신경 또는 장 시스템의 다른 많은 중요한 기능에 영향을 미칩니다.

Rainbo Hultman, Ph.D., 조교수, 분자 생리학 및 생물 물리학, 아이오와 신경 과학 연구소 – Carver College of Medicine, University of Iowa

편두통의 뇌 전반에 걸친 전기적 연결 : 네트워크 기반 치료제 개발을 향하여

편두통은 널리 퍼져 있으며 종종 쇠약 해지는 장애입니다. 복잡하고 치료하기가 매우 어렵습니다. 환자는 통증, 메스꺼움, 시각 장애 및 기타 영향을 포함 할 수있는 감각 과민성에 의해 종종 유발되는 다양한 증상을 보입니다. 편두통은 뇌의 상호 연결된 여러 부분에 영향을 미치지 만 항상 같은 방식은 아니며 치료는 종종 사람마다 동일한 효과를 갖지 않습니다. Hultman 박사의 연구는 새로운 치료 경로를 밝히기 위해 새로운 도구를 사용하여 편두통을 검사 할 것을 제안합니다.

이 연구는 특정 뇌 상태와 관련된 뇌의 전기적 활동 패턴 측정 인 일렉트 옴 인자에 대한 팀의 발견을 기반으로합니다. 임플란트를 사용하여 급성 및 만성 편두통을 모두 나타내는 마우스 모델의 뇌 활동을 측정하는 그녀의 팀은 처음으로 마우스 뇌의 어느 부분이 활성화되고 어떤 순서로 밀리 초 단위로 활성화되는지 관찰합니다. 기계 학습은 수집 된 데이터를 구성하는 데 도움이 될 것이며, 생성 된 일렉트 옴 맵은 영향을받는 뇌 부분을 식별하는 데 사용될 수 있으며, 특히 만성 시작을 통해 시간이 지남에 따라 일렉트 옴이 어떻게 변하는 지 확인할 수 있습니다. 이 실험은 또한 행동 반응과 관련된 전기적 활동 패턴을 조사합니다. 예를 들어, 밝은 빛을 피하려는 대상의 뇌에서 관찰되는 전기 신호는 편두통에 대한 더 심각한 반응을 예측하는 방법을 제공 할 수 있습니다.

그런 다음 Hultman 박사 연구의 두 번째 부분에서는 동일한 도구를 사용하여 사용 가능한 치료법과 예방 제가 어떻게 작동하는지 살펴볼 것입니다. 이러한 치료제로 치료받은 피험자의 Electome 인자를 수집하고 대조군과 비교하여 뇌의 어떤 부분이 어떤 방식으로 영향을 받는지 확인하여 각 치료 / 예방의 효과와 약물 남용 두통의 효과를 밝히는 데 도움이됩니다. 자신의 상태를 관리하려는 편두통 환자가 경험하는 일반적인 부작용.

그레고리 셰러, Ph.D., 부교수, 세포 생물학 및 생리학, UNC 신경 과학 센터, University of North Carolina

통증 불쾌감의 신경 기반을 밝히기 : 만성 통증과 오피오이드 중독의 이중 전염병을 종식시키기위한 회로 및 새로운 치료제

고통은 우리의 뇌가 잠재적으로 해로운 자극을 인식하는 방식이지만 단일 경험은 아닙니다. 신경에서 척수와 뇌로의 전달, 신호 처리, 반사 작용의 촉발, 단기 통증 완화를위한 후속 신경 활동 및이를 피하기위한 복잡한 학습 과정을 포함하는 다차원 적입니다. 미래.

통증은 또한 Scherrer 박사가 상호 관련된 두 가지 전염병으로 보는 것의 핵심입니다. 만성 통증의 전염병, 약 1 억 1,600 만 명의 미국인에게 영향을 미치고,이를 치료하기 위해 강력하고 종종 중독성이있는 약물의 오용으로 인한 오피오이드 전염병입니다. 그의 연구에서 Scherrer 박사는 뇌가 고통의 불쾌 함을 어떻게 암호화하는지 정확히 알아 내려고합니다. 많은 약물이 불쾌감에 영향을 미치려고하지만 종종 지나치게 광범위하고 보상 및 호흡 회로를 유발하여 중독 (및 연장 과용) 및 오피오이드 관련 사망의 원인이되는 호흡기 폐쇄로 이어집니다.

Scherrer 박사 팀은 형광 마커로 통증에 의해 활성화 된 뉴런의 유전자 트랩 및 라벨링을 사용하여 통증 감정 회로의 뇌 전체지도를 생성합니다. 둘째, 활성화 된 뇌 세포가 분리되고 유전자 코드가 시퀀싱되어 치료제의 표적이 될 수있는 세포에서 공통 수용체를 찾습니다. 마지막으로이 연구는 확인 된 표적 수용체와 상호 작용하도록 설계된 화학 라이브러리의 화합물을 조사 할 것입니다. 이러한 화합물이 통증의 불쾌함에 미치는 영향; 그리고 이들 화합물이 또한 과용의 위험이 있거나 호흡기에 영향을 미치는지 여부. 궁극적으로 의도는 모든 유형의 통증을 완화하고이를 경험 한 환자의 웰빙과 삶의 질을 개선 할 수있는 더 나은 방법을 찾는 데 도움을주는 것입니다.